[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

本發明涉及鋰電池正極材料制備領域，具體是一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，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。本發明的工藝路線簡單且無污染，原材料低廉，生產周期短，能耗低，可大規模生產；制備的鋰電池正極具有比容量高，壓實密度大，降低了鋰電池的內阻，提高了安全性、低溫和倍率充放電性能，延長了鋰電池循環壽命；可大規模應用于制造交通、儲能等領域的鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及鋰電池正極材料制備領域，具體是一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法。

背景技術

人類不斷加大生態環境的保護與改善，通過優化調整能源結構，有效降低對煤炭、石油等非清潔、非再生能源的依賴，高效開發利用太陽能、水能、風能、地熱能等再生能源，來滿足日益增長的能源需求。鋰離子電池作為實現高效能量儲存與能源轉換的儲能裝置，為優化調整能源結構，提供了有效的路徑，鋰離子電池在通訊基站、風能和電動汽車等領域得到廣泛的應用。

在鋰離子電池中，LiCoO2成本昂貴且資源匱乏，存在著安全隱患，只能應用于消費市場領域，鎳鈷錳酸鋰雖然能量密度高，已大規模應用于新能源汽車等交通領域，但是熱穩定性不好，也存在著安全隱患和使用壽命較短等不足之處；錳酸鋰具有低成本優勢，但能量密度偏低，高溫環境下容量損失嚴重和循環壽命差，這些因素阻礙了其廣泛應用；磷酸鐵鋰具有良好的電化學性能，充放電過程中結構穩定，但也存在能量密度低，倍率放電性能和低溫性能差的缺點，因此亟需研發一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，以解決上述背景技術中提出的LiCoO2成本昂貴且資源匱乏，存在著安全隱患，鎳鈷錳酸鋰熱穩定性不好，錳酸鋰能量密度偏低，高溫環境下容量損失嚴重和循環壽命差，磷酸鐵鋰的能量密度低，倍率放電性能和低溫性能差的問題。

本發明的技術方案是：一種制備復合磷酸鹽鋰電池正極材料的方法，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。

進一步地，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。