[發明專利]一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法

在審

• 申請號: 202010944815.0
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112047321A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 蔣永善;劉龍輝
• 申請（專利權）人: 江西智鋰科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01G51/04;C01B32/05;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 新余市渝星知識產權代理事務所(普通合伙) 36124
• 代理人: 廖平

1.一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.破碎烘干：將X裝入破碎烘干設備中，再向設備中加入一定量的破碎介質和分散劑，將X破碎至納米級，烘干，得到半成品Q1；

S2.原料配制：將所需鋰源、TM源、磷源及摻雜改性元素M的原料，按照摩爾比為1.0～1.2：0.8～1.0：1.0：0～0.2稱取配制，得到半成品Q2；

S3.混合稱取配制：將Q1與Q2按照摩爾比為0～0.5：0.5～1.0稱取配制，得到配制料；

S4.稱取碳源：再稱取過量的碳源，得到碳源料，碳源的用量使得產物中碳的含量按質量為1～10％；

S5.混合破碎烘干：將配制料和碳源料一起裝入破碎混合烘干設備中，再向設備中加入一定量的混合介質和分散劑，將物料均勻混合并破碎至納米級，烘干，得到半成品Q3；

S6.熔融與過篩：把Q3裝入匣缽，送入含有保護氣體的氣氛合成爐中，分解、碳化和熔融2～10小時，然后將溫度升高熔融結晶合成3～30小時，之后降溫至室溫，破碎和過篩，篩下物為復合磷酸鹽鋰電池正極材料(1-q)Li1+aTM1-bMbPO4·qX·C。

2.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S1中，X為無機化合物晶體材料；C為碳，wt％含量為1～10％，所述S2中，TM為Fe、Ni、Co、Mn和V等過渡元素，M為摻雜元素，鋰源為Li2CO3、LiOH·H2O、LiOH、LiH2PO4、CH3COOLi、Li3PO4、Li2C2O4和C6H5Li3O7·4H2O中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S1中，X源為鈦酸鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、鎳鈷錳鋁酸鋰、鎳鈷錳鋯酸鋰、錳酸鋰和鎳錳酸鋰，或所述S2中，M元素的碳化物、硼化物、氟化物、硫化物、磷化物、氧化物和氮化物中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S2中，TM為Fe、Ni、Co、Mn、V等過渡元素，TM源為含TM的磷酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽、氨配位化合物、羰基配位化合物、氫氧化物、氧化物、碳酸鹽、碳化物和硝酸鹽中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S2中，磷源為含有金屬的磷酸鹽、磷酸、磷酸二氫鋰、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或其它磷酸鹽的至少一種。

6.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S2中，摻雜元素M源為鋁、鈷、鎳、錳、鈦、銻、鎂、鋰、鉍、鎵、錫、鎢、鍺、鉭、釩、鍶、銫、銦、鋅、鈮、釔、鉬、銣、鋯、硅、硼、鑭系元素的氫氧化物、碳酸鹽、氧化物、磷酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、氨配位化合物、羰基配位化合物中的至少一種，或者是含有以上元素的復合氫氧化物、復合碳酸鹽或復合氧化物中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S4中，碳源為葡萄糖、蔗糖、石墨、聚乙二醇、聚乙烯醇、淀粉、檸檬酸、乳糖、果糖、碳納米管、納米碳纖維、石墨烯、炭黑、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙炔黑、中間相瀝青和活性炭中的至少一種。

8.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S5中，分散劑為乙醇、丙醇、異丙醇、甲醇、去離子水，草酸、乙酸、檸檬酸、乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯胺、尿素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸樹脂、烷基醇酰胺、硬脂酸、脂肪酸甘油酯和N-甲基吡咯烷酮等化合物中的至少一種。

9.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S6中，保護氣體為氮氣、氬氣、氦氣、氫氣和一氧化碳五種氣體中的一種或兩種以上混合氣體。

10.根據權利要求1所述的一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，其特征在于：所述S6中，(1-q)Li1+aTM1-bMbPO4·qX·C，其中0≤a≤0.2，0≤b＜0.2，0≤q＜0.5，分解、碳化和熔融在300～400℃溫度范圍內，溫度升到610～850℃熔融結晶合成，破碎并過200目篩。