[發(fā)明專利]一種磷酸鐵鋰的干法混合制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911367687.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111115610B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李冬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李冬
• 主分類號(hào): C01B25/45
• 分類號(hào): C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 徐關(guān)壽

本發(fā)明公開(kāi)了一種磷酸鐵鋰的干法混合制備方法，包括以下步驟：1)將磷酸鐵分散，用鋯球砂磨至材料顆粒粒徑小于等于1um后，過(guò)濾烘干，高溫脫水得到脫除結(jié)晶水的納米級(jí)磷酸鐵；2)將步驟1)中得到的納米級(jí)磷酸鐵與鋰源、碳源、摻雜物用混合機(jī)初步混合，得到混合物A；3)將混合物A，用氣流粉碎二次混合，經(jīng)壓制整形，在氣氛保護(hù)下通入有機(jī)化合物氣體，高溫?zé)频玫酱箢w粒的磷酸鐵鋰；4)將大顆粒磷酸鐵鋰氣流粉碎至材料顆粒粒徑小于等于4um，得到適用于水系鋰離子電池工藝的磷酸鐵鋰。本發(fā)明制備的磷酸鐵鋰對(duì)磷酸鐵進(jìn)行納米砂磨處理，材料混合后能達(dá)到亞微米級(jí)的均勻混合，鋰離子能夠更快的鑲嵌入磷酸鐵中，對(duì)磷酸鐵鋰的后續(xù)碳包覆也更為完整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能性能源材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種磷酸鐵鋰的干法混合制備方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰是一種新型鋰離子電池正極材料，其特點(diǎn)是放電容量大，價(jià)格低廉，無(wú)毒性，不造成環(huán)境污染。目前現(xiàn)有的橄欖石型LiFePO4作為鋰離子電池正極材料,具有理論容量較高(170mAh/g)、理論循環(huán)性能高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、環(huán)境友好、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。

鋰離子電池的內(nèi)部材料由負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜和正極材料四部分共同組成，而電池內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)和性能又決定了鋰離子電池的電化學(xué)性能。鋰離子電池的負(fù)極材料在商業(yè)上大多數(shù)使用石墨材料，所以選擇正極材料的成本對(duì)電池成本的高低有著極大的影響，而且正極材料的性能也極大影響著鋰離子電池的電化學(xué)性能，如倍率性能、充放比電容量和循環(huán)性能等。

磷酸鐵鋰市場(chǎng)主要分動(dòng)力市場(chǎng)，儲(chǔ)能市場(chǎng)二部分；磷酸鐵鋰電池在儲(chǔ)能市場(chǎng)，主要用于基站儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能、家庭儲(chǔ)能、風(fēng)、光發(fā)電儲(chǔ)能等領(lǐng)域。是儲(chǔ)能電池發(fā)展的主要方向，市場(chǎng)需求規(guī)模非常龐大。

在磷酸鐵鋰正極材料的生產(chǎn)中，需要使用有機(jī)溶劑分散物料，進(jìn)行球磨或砂磨，以達(dá)到細(xì)化物料顆粒的目的。鋰離子電池的制造過(guò)程中，也需要使用大量的有機(jī)溶劑，溶解粘結(jié)劑，并分散正極材料，制成漿料后，才能將正極材料涂布到鋁箔上。有機(jī)溶劑的大量應(yīng)用，對(duì)環(huán)境影響巨大，并隱藏著巨大的安全隱患。企業(yè)為保護(hù)環(huán)境，回收有機(jī)溶劑，又必須承擔(dān)巨大的成本壓力。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種適用于水系鋰電池工藝、不需要使用有機(jī)溶劑、生產(chǎn)成本低的磷酸鐵鋰的干法混合制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種磷酸鐵鋰的干法混合制備方法，包括以下步驟：

1)將磷酸鐵加入去離子水中分散，然后轉(zhuǎn)入納米砂磨機(jī)中用0.1-0.8mm鋯球砂磨1-8h至材料顆粒粒徑小于等于1um后，過(guò)濾后60-160℃烘干，在氣氛環(huán)境下，進(jìn)行400-740℃的高溫脫水處理6-14h后，得到脫除結(jié)晶水的納米級(jí)磷酸鐵；

2)將步驟1)中得到的脫除結(jié)晶水的納米級(jí)磷酸鐵與鋰源、碳源、摻雜物按FeP:Li:C:X＝1:0.9-1.2:0.6-1:0.001-0.008的比例，用混合機(jī)初步混合4-16h，得到磷酸鐵與鋰源、碳源、摻雜物的均勻混合物A；

3)將步驟2)中得到的混合物A，用氣流粉碎二次混合至顆粒粒徑小于等于3um后，即材料的亞微米級(jí)的均勻混合后，經(jīng)壓制整形，投入高溫爐，在氣氛保護(hù)下通入有機(jī)化合物氣體，于600-900℃下燒制4-10h后，得到大顆粒的磷酸鐵鋰；

4)將步驟3)得到的大顆粒磷酸鐵鋰氣流粉碎至材料顆粒粒徑小于等于4um，得到適用于水系鋰離子電池工藝的磷酸鐵鋰。

作為優(yōu)選，所述步驟1)中納米砂磨機(jī)用0.1-0.7mm鋯球砂磨1-8h。

作為優(yōu)選，所述步驟1)中烘干溫度為60-140℃，脫水溫度為450-740℃。

作為優(yōu)選，所述步驟1)中氣氛為干燥空氣、氮?dú)?、氬氣中的一種或兩種或多種。