[發明專利]一種復合磷酸鐵鋰材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811025474.6
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109037660A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 毛彥勇;席小兵;孟少敏;楊才德;黃友元
• 申請（專利權）人: 貝特瑞（天津）納米材料制造有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 韓敏

本發明提供了一種復合磷酸鐵鋰材料的制備方法，包括如下步驟，(1)將鋰源、鐵源、磷源進行混合，且混合后，鋰元素、鐵元素以及磷元素的摩爾比為0.95～1.05：0.95～1.05：0.95～1.05，并在混合過程中加入附加正極材料，得到混合物料A；(2)將物料A進行研磨，在研磨過程中加入碳源，控制研磨粒徑D50為0.05～1.0μm，得到物料B；(3)將物料B在惰性氣氛下以2～20℃/min的加熱速率進行升溫，于700～900℃恒溫焙燒4～12小時，得到燒結后的復合磷酸鐵鋰正極材料C；(4)將得到燒結后的正極材料C進行粉碎，得到最終的復合磷酸鐵鋰材料。通過本發明制備方法得到的復合磷酸鐵鋰材料1C放電在143mAh/g以上，壓實密度在2.4～2.53之間，且具備良好的可操作性和較低的成本優勢。

技術領域

本發明屬于磷酸鐵鋰正極材料合成技術領域，尤其涉及一種復合磷酸鐵鋰材料的制備方法。

背景技術

目前，隨著科技的進步和經濟的發展，鋰離子電池應用越來越廣泛。其中以磷酸鐵鋰材料為正極的鋰離子電池因具有極高的安全性、循環穩定性和可靠性，逐步成為我國汽車動力電池的主流。但是，一般磷酸鐵鋰材料的壓實密度較低，致使制成的鋰離子電池比能量偏低，雖然三元電池能量密度遠高于磷酸鋰電池，但是其價格較貴，循環性能和安全性能較差。如果能大幅度提高磷酸鐵鋰材料的壓實密度，磷酸鐵鋰電池的比能量就可以大幅度提高，故而開發低成本高能量密度磷酸鐵鋰電池符合市場需求。

現有技術中的磷酸鐵鋰復合正極材料的制備方法中需要使用助溶劑NaPO₃F和/或LiPO₃F，二次造粒處理在100～900℃的保護氣氛下進行，二次造粒處理時間為12h～48h。該方法，所需二次處理耗時長且需加入助熔劑，助熔劑有利于磷酸鐵鋰顆粒二次長大，但助熔劑同時也會使正極材料中摻雜P等雜質，影響正極材料的性能。如果不使用助溶劑，且能提高磷酸鐵鋰材料的壓實密度，成為亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種復合磷酸鐵鋰材料的制備方法，以克服現有技術中的不足，本發明在磷酸鐵鋰合成過程中加入高壓實、高容量的附加正極材料，并以附加正極材料為內核，反應生成以磷酸鐵鋰為內殼，以導電碳層為外殼的核殼式復合磷酸鐵鋰材料；該方法將各種原料納米化處理后能夠有效減少各物料的接觸間隙，極大提升物料在燒結過程中的熱傳導效率、縮短燒成時間，同時也有利于反應生成的磷酸鐵鋰能夠均勻包覆在附加正極材料周邊。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種復合磷酸鐵鋰材料的制備方法，包括如下步驟，

(1)將鋰源、鐵源、磷源進行混合，且混合后，鋰元素、鐵元素以及磷元素的摩爾比為0.95～1.05：0.95～1.05：0.95～1.05，并在混合過程中加入附加正極材料，得到混合物料A；

(2)將物料A進行研磨，在研磨過程中加入碳源，控制研磨粒徑D50為0.05～1.0μm，得到物料B；

(3)將物料B在惰性氣氛下以2～20℃/min的加熱速率進行升溫，于700～900℃恒溫焙燒4～12小時，得到燒結后的復合磷酸鐵鋰正極材料C；

(4)將得到燒結后的正極材料C進行粉碎，得到最終的復合磷酸鐵鋰材料。

優選的，所述步驟1)中，附加正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰或鎳鈷錳酸鋰中的一種或兩種以上；附加正極材料的質量占鋰源、鐵源和磷源物料總質量5％～25％。

優選的，所述步驟(1)中，鋰源為氫氧化鋰、磷酸二氫鋰、硝酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰、碳酸鋰中的一種或兩種以上；所述鐵源為磷酸鐵、草酸亞鐵、醋酸鐵、三氧化二鐵、硝酸鐵中的一種或兩種以上；所述磷源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸鐵、磷酸二氫鋰中的一種或兩種以上。