[發明專利]一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法

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• 申請號: 201811315610.5
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109928376A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 劉俊才;岳有濤;張仁國;李健
• 申請（專利權）人: 貴州唯特高新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 郭嬌

本發明公開了一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法，通過納米三氧化二鐵的制備、前驅體的制備、前驅體的煅燒、粉碎等步驟制得的磷酸鐵鋰金屬離子均勻的分散在鐵源中，讓磷酸鐵鋰的壓實密度變小提高磷酸鐵鋰的壓實密度和電導率，改善材料性能提高材料的充放電循環效率。

技術領域

本發明屬于鋰電子電池電極材料技術領域，具體涉及一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，具有電壓高、能量密度大、循環性能好、自放電小、無記憶效應、工作溫度范圍寬等眾多優點，廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、UPS、攝錄機、各種便攜式電動工具、電子儀表、武器裝備等，在電動汽車中也具有良好的應用前景，被認為是在二十一世紀對國民經濟和人民生活具有重要意義的高新技術產品。

正極材料是鋰離子電池的重要組成部分。目前，研究最多的正極材料是LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。LiCoO2是唯一大規模商品化的正極材料，研究比較成熟，綜合性能優良，但價格昂貴，容量較低，毒性較大，存在一定的安全性問題，預計將被高性能低成本的新型材料所取代。LiNiO2成本較低，容量較高，但制備困難，材料性能的一致性和重現性差，存在較為嚴重的安全問題。尖晶石LiMn2O4成本低，安全性好，但循環性能尤其是高溫循環性能差，在電解液中有一定的溶解性，儲存性能差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過保持高壓實的情況下進行碳包覆和金屬離子摻雜，提高磷酸鐵鋰的壓實密度和電導率，改善材料性能的制備方法。

本發明一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法，包括以下步驟：

（1）納米三氧化二鐵的制備：

a.稱取1mol的亞鐵化合物配置成5-25%溶液與和0.01mol摻雜金屬離子化合物配成50ml ，20℃-40℃恒溫后將總物質的量1.2mol-1.5mol的5-10%堿溶液和金屬離子溶液同時滴加到亞鐵溶液中，使亞鐵離子全部轉化成Fe（OH）₂沉淀；

b.向Fe（OH）₂沉淀物中滴加5-10ml的聚乙二醇使粒子細化，反應結束后將混合液升溫至70-90℃，向溶液中通入空氣繼續攪拌反應2-3小時，備用；

c.將混合液經過濾，洗滌后在200-500℃溫度下干燥、冷卻、研磨即得到納米級的三氧化二鐵；

（2）前驅體的制備：按照鋰源：鐵源：磷源摩爾比為A:B:C稱量各個原料，A、B、C范圍0.98≤A≤1.03，0.95≤B≤0.98，1.0≤C≤1.05，稱取總質量8-12%的無水葡萄糖進行，稱取0.5-1%檸檬酸在瑪瑙研缽內研磨混合均勻與上述原料混合進行砂磨，去離子水作為濕磨介質，轉速設置為1200-1500r/min砂磨8-12h，在用160±10℃噴霧干燥。

（3）前驅體的煅燒：將得到的前驅體用磁舟細置于惰性氣體保護的管式爐中，以3-5℃/min速度升溫到650-950℃保溫6-12h，自然冷卻至室溫即為用金屬離子摻雜的高壓實的磷酸鐵鋰。

（4）粉碎：將步驟3制得的金屬離子摻雜的高壓實的磷酸鐵鋰進行粉碎，使獲得的顆粒粒度呈正態分布，最終得到的摻雜金屬離子的磷酸鐵鋰材料。

本發明一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法，其中步驟1所述的聚乙二醇的濃度為5%。

本發明一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法，其中步驟1所述的干燥用的爐具是馬弗爐。

本發明一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法，其中步驟1所述的納米級的三氧化二鐵粒度最細可達50nm以下。

本發明一種金屬離子摻雜的高壓實磷酸鐵鋰的制備方法，其中步驟2所述的鋰離子化合物為氫氧化鋰、碳酸鋰的一種或兩種。