[發(fā)明專利]一種碳摻雜磷酸鐵鋰的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810083392.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN108306019B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣央芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蔣央芳
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;H01M10/052;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種碳摻雜磷酸鐵鋰的制備方法。將磷酸二烷基酯與氫氧化鋰溶液攪拌混合，然后靜置，得到第一有機(jī)相和第一水相，然后將第一有機(jī)相和第一水相分離，將其中的第一有機(jī)相在密閉反應(yīng)釜內(nèi)，通入氮?dú)猓缓蠡旌霞尤攵F和鈦酸丁酯，混合攪拌均勻，得到混合有機(jī)物；將混合有機(jī)物在以噴霧的方式加入到沸騰爐內(nèi)，同時(shí)加入空氣，然后通入二氧化硫氣體，繼續(xù)反應(yīng)2?3小時(shí)，然后再通入氮?dú)?0?60min,然后冷卻并收集其中的物料，即得到碳摻雜磷酸鐵鋰。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低，得到的碳摻雜的磷酸鐵鋰均勻的摻雜在磷酸鐵鋰中，導(dǎo)電性更好，壓實(shí)密度和振實(shí)密度高，流程短，污水產(chǎn)生量小，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳摻雜磷酸鐵鋰的制備方法，屬于鋰電池新能源材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰(分子式：LiFePO₄；英文：Lithium iron phosphate；又稱磷酸鋰鐵、鋰鐵磷；簡(jiǎn)稱LFP)，是一種鋰離子電池的正極材料。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO₄(A為堿金屬，M為CoFe兩者之組合：LiFeCoPO₄)的橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰電池正極材料之后，1997年美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)John.B.Goodenough等研究群也接著報(bào)導(dǎo)了LiFePO₄的可逆性地遷入脫出鋰的特性，美國(guó)與日本不約而同地發(fā)表橄欖石結(jié)構(gòu)(LiMPO₄)，使得該材料受到了極大的重視，并引起廣泛的研究和迅速的發(fā)展。與傳統(tǒng)的鋰離子二次電池正極材料，尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn₂O₄和層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO₂相比，LiMPO₄的原物料來源更廣泛、價(jià)格更低廉且無環(huán)境污染。

其具有如下性能：高能量密度：其理論比容量為170mAh/g，產(chǎn)品實(shí)際比容量可超過140mAh/g(0.2C,25℃)；安全性，是最安全的鋰離子電池正極材料；不含任何對(duì)人體有害的重金屬元素；壽命長(zhǎng)，在100％DOD條件下，可以充放電2000次以上；(原因：磷酸鐵鋰晶格穩(wěn)定性好，鋰離子的嵌入和脫出對(duì)晶格的影響不大，故而具有良好的可逆性。存在的不足是電極離子傳導(dǎo)率差，不適宜大電流的充放電，在應(yīng)用方面受阻。解決方法：在電極表面包覆導(dǎo)電材料、摻雜進(jìn)行電極改性。)

磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關(guān)，使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產(chǎn)生極大不良隱患。尤其在中國(guó)北方電動(dòng)汽車上使用，在秋冬季磷酸鐵鋰電池?zé)o法正常供電或供電電源過低，需調(diào)節(jié)其工作環(huán)境溫度保持其性能。國(guó)內(nèi)解決磷酸鐵鋰電池恒溫工作環(huán)境需考慮空間限制問題，較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。

充電性能

磷酸鐵鋰正極材料的鋰電池，可以使用大倍率充電，最快可在1小時(shí)內(nèi)將電池充滿。

具體的物理參數(shù)：

松裝密度：0.7g/mL

振實(shí)密度：1.2g/mL

中位徑：2-6um

比表面積<30m²/g

涂片參數(shù)：

LiFePo4:C:PVDF＝90:3:7

極片壓實(shí)密度：2.1-2.4g/mL

電化性能：

克容量>155mAh/g測(cè)試條件：半電池，0.2C，電壓4.0-2.0V