[發明專利]一種鐵酸鋰材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910840485.8
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110498449A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 程光春;孫杰
• 申請（專利權）人: 湖北融通高科先進材料有限公司
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;H01M4/62;H01M4/58
• 代理公司: 11283 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 嚴政<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明涉及電化學領域，公開了一種鐵酸鋰材料及其制備方法。所述方法包括：(1)將鐵源、鋰源、碳源和去離子水混合，得到混合液；(2)將步驟(1)得到的混合液進行研磨，使得混合液中固體顆粒的粒度為0.4μm以下；(3)將研磨之后的混合液進行噴霧干燥，得到鐵酸鋰前驅體；(4)將所述鐵酸鋰前驅體進行燒結、粉碎，得到鐵酸鋰材料；其中，所述碳源的用量使得所制備的鐵酸鋰材料中表面碳包覆層的含量為0.5?15重量％；所述鋰源與所述鐵源中Li/Fe的摩爾比為(5?25)：1。本發明所制備的鐵酸鋰材料具有較好的不可逆性以及較好的容量發揮，從而可以提高電池的能量密度。

技術領域

本發明涉及電化學領域，具體涉及一種鐵酸鋰材料及其制備方法。

背景技術

隨著市場的發展，材料、電池技術的不斷提升，終端企業對鋰離子電池能量密度的要求也在不斷提高。目前，常見的提升鋰離子電池能量密度的方法包括使用高比容量的高鎳三元材料作為正極材料、使用比容量更高的硅基作為負極材料、提升正極材料的工作電壓和材料的壓實密度等。

然而，鋰離子電池在首次充放電過程中伴隨著正極材料的結構變化、活性物質脫落、固態電解質界面膜的生成等，都會使得電池的可逆容量以及首次效率下降，導致電池能量密度下降。

鐵酸鋰(Li₅FeO₄)材料具有反螢石結構，且每份Li₅FeO₄材料中含有五份鋰，使其理論比容量高達867mAh/g，且Li₅FeO₄材料工作電壓適中，并具有較好的不可逆性，在首次充放電后即可生成惰性物質，不參與后續的電化學過程，使其能夠用于解決首次充放電造成的電池可逆容量以及首次效率下降的問題。

然而，Li₅FeO₄材料在制備過程中容易得到多種晶型混合的材料(Li₅Fe₅O₈、LiFeO₂、Li₅FeO₄)，影響材料的充放電性能，且其容量發揮也是亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的難以制備單一晶型的Li₅FeO₄材料，提供了一種Li₅FeO₄材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明一方面提供了一種Li₅FeO₄材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將鐵源、鋰源、碳源和去離子水混合，得到混合液；

(2)將步驟(1)得到的混合液進行研磨，使得混合液中固體顆粒的粒度為0.4μm以下；

(3)將研磨之后的混合液進行噴霧干燥，得到Li₅FeO₄前驅體；

(4)將所述Li₅FeO₄前驅體進行燒結、粉碎，得到Li₅FeO₄材料；

其中，所述碳源的用量使得所制備的Li₅FeO₄材料中表面碳包覆層的含量為0.5-15重量％；

優選的，所述鋰源與所述鐵源中Li/Fe的摩爾比為(5-25)：1。

進一步優選的，所述鋰源與所述鐵源中Li/Fe的摩爾比為(6-12)：1。

優選的，在步驟(1)中，所述鐵源為Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeOOH、硝酸鐵和檸檬酸鐵中的至少一種。