[發明專利]一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810069539.0
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108288698A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 顧建鋒;李孝良;劉和平;邵峰;趙茂榮
• 申請（專利權）人: 杭州金馬新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及鋰電池材料的制備方法，公開了一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，該方法包含以下步驟：1）漿料制備：將鐵鹽、磷鹽加入堿溶液中，加熱反應，得到磷鐵化合物漿料；2）濕法球磨：在漿料中加入摻雜改性劑、碳源和鋰鹽，濕法球磨至粒度為50?150nm；3）噴霧造粒：將球磨后的漿料噴霧造粒，得球形前驅體；4）高溫燒結：將球形前驅體在惰性氣氛下燒結，降溫至室溫后得到磷酸鐵鋰正極材料。本發明制備工藝簡單，耗能較低，所得磷酸鐵鋰正極材料粒徑較小，并且分布均勻，碳包覆效果好，壓實密度高，克容量高，用該材料制備得到的鋰離子電池性能較好，具有高性價比，是一種適于實際生產應用的磷酸鐵鋰正極材料。

技術領域

本發明涉及鋰電池材料的制備方法，尤其涉及一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。

背景技術

隨著世界石油資源的逐漸消耗，鋰離子電池的研究與發展越來越受到人們的重視，鋰離子電池的性能主要取決于其正、負極材料，磷酸鐵鋰是一種鋰離子電池的正極材料，其安全性能與循環壽命都是其他電池材料無法比擬的，滿足了電動車頻繁充放電的需要，而且以磷酸鐵鋰為正極材料的大容量鋰離子電池更易串聯使用，可為電動車提供更高的動力。另外，磷酸鐵鋰具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜、壽命長等優點，是鋰離子電池的理想正極材料。但是，磷酸鐵鋰電子導電率低，離子擴散慢，所以磷酸鐵鋰材料必須通過炭包覆與納米化才能提升材料的性能。

申請號為201710749469.9的中國專利公開了一種磷酸鐵鋰的納米化改性方法及其制備的納米化改性磷酸鐵鋰和鋰離子電池，直接將磷酸鐵鋰原料和碳源混合球磨得納米粒徑的磷酸鐵鋰，采用此方法不僅對球磨設備要求較高，配件損耗非常大且能耗高，生產效率低下，制作成本高。同時材料粒徑分布差、壓實密度低，克容量低，導致材料沒有性價比優勢。

申請號為20101029722.6的中國專利公開了一種磷酸鐵鋰材料的制備方法，通過共沉淀法得到納米級的磷酸鐵鋰顆粒，再通過噴霧干燥燒結得到鋰離子電池正極材料，但是該方法形成的納米級磷酸鐵鋰材料成分分布不均勻，粒徑分布差，且需經過多次洗滌脫水干燥，耗能很大。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，通過分步反應、反應液直接球磨、噴霧造粒和燒結的方式制備，耗能較低，產品粒徑分布好，是一種高性價比的磷酸鐵鋰正極材料。

本發明的具體技術方案為：所述方法包含以下步驟：

1）漿料制備：將鐵鹽、磷鹽加入堿溶液中，加熱反應，得到磷鐵化合物漿料；

2）濕法球磨：在漿料中加入摻雜改性劑、碳源和鋰鹽，濕法球磨至粒度為50-150nm；

3）噴霧造粒：將球磨后的漿料噴霧造粒，得球形前驅體；

4）高溫燒結：將球形前驅體在惰性氣氛下燒結，降溫至室溫后得到磷酸鐵鋰正極材料。

如果將鐵鹽、磷鹽和鋰鹽三者直接共沉淀，必然導致材料的不均勻性，本發明先將鐵鹽和磷鹽反應，成化結晶形成磷鐵化合物，再與鋰鹽和碳源反應，在反應液體系中直接濕法球磨至納米級，不僅能夠保證鐵、磷、鋰的均勻分布，研磨也能讓碳包覆效果更好；另外，反應、研磨后所得漿料直接噴霧造粒，無需多次清洗、脫水，而現有磷酸鐵鋰材料的制備過程中，需要先多次水洗，再脫水，加入碳源的同時又再次引入水，然后再次脫水，一方面主要能耗損失就在脫水這一步，而采用本發明的方案，能耗能夠減少30%，另一方面，避免了干燥脫水后再次分散的過程，分散效果好，不易團聚，所得球形前驅體的粒徑更小更均勻。

作為優選，所述步驟1）中鐵鹽和磷鹽的Fe：P摩爾比為1:1-1.2。

作為優選，所述步驟1）中鐵鹽為醋酸亞鐵、硝酸亞鐵或七水硫酸亞鐵，磷鹽為磷酸二氫鋰、磷酸二氫銨或磷酸三銨，堿溶液為氨水。