[發明專利]一種球形磷酸鐵鋰復合正極材料及制備方法

在審

• 申請號: 201811380060.5
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109599559A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂;文奇
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525;C01B25/45;C01G45/12;C01G51/00;C01G53/00
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本發明公開了一種球形磷酸鐵鋰復合正極材料及制備方法。所述磷酸鐵鋰正極材料由以下步驟制得：a、將鋰源、磷源、鐵源、酒石酸加入溶劑，然后加入微孔球形基材,在反應容器中加熱反應，洗滌，分離，干燥，制得球形磷酸鐵鋰復合前驅體；b、將前驅體在氮氣氛圍下進行階段升溫煅燒，制得球形磷酸鐵鋰復合正極材料。所述方法具有以下有益效果：本發明制備的正極材料前驅體顆粒呈現規則的球狀，結晶性能好，獲得的球形大顆粒磷酸鐵鋰正極材料振實密度大，比容量高，倍率性能優良，并且制備工藝簡單，能耗低，成本低，適合大規模生產。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體涉及正極材料的制備，尤其是涉及一種球形磷酸鐵鋰復合正極材料及制備方法。

背景技術

鋰離子電池是新一代綠色高能電源，自從其1990年面世以來，就具有比能量高，循環壽命長，無記憶效應，自放電小以及工作溫度范圍廣等優點，已被廣泛的應用于多種便攜式電子產品的移動電源和小型電動工具上。鋰離子電池的主要構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。正極材料占有較大比例，其性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。

磷酸鐵鋰以鐵、磷為原料，其來源豐富，價格低廉，被認為是動力鋰離子電池首選正極材料。磷酸鐵鋰放電平臺3.2~3 .3V，低于鈷酸鋰、錳酸鋰3.6~3 .7V，但其放電平臺更平穩；磷酸鐵鋰具有優良的大電流放電特性，可承受7C的連續放電及20C以上的瞬間放電。磷酸鐵鋰以其在價格、安全性、熱穩定性及大倍率放電性等方面的特性，決定了其在動力用鋰離子電池領域有著無法比擬的優勢，有著極大的市場空間。目前，磷酸鐵鋰的合成還是以固相合成為主。即將鐵源、磷源、鋰源在一起研磨混合，然后再在惰性氣體保護下高溫煅燒合成。

專利申請號201810069539.0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。

專利申請號201711107890.6公開了一種磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰電池技術領域。其制備材料中包括有按重量份計的氫氧化鋰20~40份、微晶纖維素30~70份、水30~40份、磷酸鐵90~150份，是經過原料反應、制備漿料、干燥、燒結步驟進而制備得到。

專利申請號201810001224.2公開了一種球形磷酸鐵鋰復合正極材料的制備方法。包括以下步驟：將鋰源、碳源、磷酸鐵和添加劑加入水中混合均勻，再對混合所得漿料進行研磨，然后用氣流噴霧干燥設備對研磨后的漿料噴霧造粒，再將噴霧造粒所得物料燒結，燒結完成后得到球形磷酸鐵鋰復合正極材料。

專利申請號201810054891.7公開了一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，該方法先配置酚類/磷酸鐵鋰前驅體混合液，再添加醛類溶液，之后在高壓反應釜條件下進行酚醛縮合的水熱反應，得到酚醛樹脂形成的磷酸鐵鋰第一包覆層，之后在其表面包覆聚乙烯吡咯烷酮得到第二包覆層，最后經過噴霧干燥、燒結制備得到磷酸鐵鋰正極材料。

由此可見，現有技術中用于鋰離子電池的磷酸鋰鐵正極材料，存在產品粒度分布范圍寬，晶體粒徑大，粉體是無規則顆粒，堆積密度低，一般振實密度只有1.0g/cm³，遠低于目前鈷酸鋰 （2.8g/cm³）、錳酸鋰（2.4g/cm³）、三元材料（2.2g/cm³）)的振實密度，低的堆積密度使得磷酸鐵鋰的體積容量比其它鋰離子正極材料低得多，阻礙了該材料在動力鋰電池領域的應用。

發明內容

為有效解決上述技術問題，本發明提出了一種球形磷酸鐵鋰復合正極材料及制備方法，可有效改善磷酸鋰鐵正極材料的形貌特征，并且振實密度高，性能優異。

本發明的具體技術方案如下：