[發明專利]一種磷酸鐵鋰材料及以混合鐵源和混合鋰源為原料制備磷酸鐵鋰材料的方法

在審

• 申請號: 202011284983.8
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112390241A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 程光春;孫杰;何中林
• 申請（專利權）人: 湖北融通高科先進材料有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政

本發明涉及鋰離子電池材料制備技術領域，公開了一種磷酸鐵鋰材料及以混合鐵源和混合鋰源為原料制備磷酸鐵鋰材料的方法。該方法包括以下步驟：(1)以磷酸鐵和氧化鐵為鐵源、碳酸鋰和磷酸鋰為鋰源，將鐵源和鋰源加入分散劑中，并向分散劑中加入碳源和添加劑，球磨后得到漿料；(2)將步驟(1)中得到的漿料進行噴霧干燥，得到磷酸鐵鋰前驅體；(3)將步驟(2)中得到的磷酸鐵鋰前驅體在惰性氣氛下燒結，破碎后得到磷酸鐵鋰材料。本發明所述的方法以磷酸鐵與氧化鐵為混合鐵源，碳酸鋰與磷酸鋰為混合鋰源，通過高溫煅燒實現碳包覆以及陽離子摻雜，制得的磷酸鐵鋰材料表現出了較高的首次充放電比容量以及較好的倍率充放電性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池材料制備技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰材料及以混合鐵源和混合鋰源為原料制備磷酸鐵鋰材料的方法。

背景技術

磷酸鐵鋰由于其獨特的優點成為鋰離子電池主流正極材料之一，得到廣泛應用。隨著鋰離子電池市場的不斷進化，下游電池廠家對磷酸鐵鋰的綜合理化電性能與磷酸鐵鋰的價格要求越來越高。如何采用更低的制造成本制造出綜合性能優越的磷酸鐵鋰材料成為了眾多正極材料廠家的下一個突破點。

自1997年磷酸鐵鋰被發現具有脫嵌鋰功能以來，磷酸鐵鋰引起了眾多學者與產業界人士的關注，其制備方法也在不斷改進。目前，傳統的磷酸鐵鋰制備工藝包括草酸亞鐵工藝、鐵紅工藝以及磷酸鐵工藝。其中，草酸亞鐵與鐵紅工藝通常都需要通過兩步煅燒制備，制備時間長，且采用該方法制備的磷酸鐵鋰材料的性能有待提升；采用磷酸鐵為鐵源制備的磷酸鐵鋰表現出了較為優越的物理化學性能以及電性能，成為了磷酸鐵鋰的主流制備工藝。然而，高昂的制造成本也在慢慢限制其在更廣闊的市場上的應用。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的磷酸鐵鋰材料的制備工藝復雜，耗時長，生產成本高，且制備的磷酸鐵鋰性能有待提高的問題，提供一種磷酸鐵鋰材料及以混合鐵源和混合鋰源為原料制備磷酸鐵鋰材料的方法，該方法以磷酸鐵和氧化鐵為混合鐵源，碳酸鋰和磷酸鋰為混合鋰源，采用一步煅燒法制備磷酸鐵鋰材料；電化學測試表明，以混合鐵源與混合鋰源為原料制備的磷酸鐵鋰材料表現出來優越的電性能；并且，以混合鐵源與混合鋰源為原料可以大大降低材料的制造成本，增強該磷酸鐵鋰材料在市場上的競爭力。

為了實現上述目的，本發明一方面提供了一種以混合鐵源和混合鋰源為原料制備磷酸鐵鋰材料的方法，該方法包括以下步驟：

(1)以磷酸鐵和氧化鐵為鐵源、碳酸鋰和磷酸鋰為鋰源，將鐵源和鋰源加入分散劑中，并向分散劑中加入碳源和添加劑，球磨后得到漿料；

(2)將步驟(1)中得到的漿料進行噴霧干燥，得到磷酸鐵鋰前驅體；

(3)將步驟(2)中得到的磷酸鐵鋰前驅體在惰性氣氛下燒結，破碎后得到磷酸鐵鋰材料。

優選地，在步驟(1)中，按照磷酸鐵與氧化鐵中鐵的摩爾比為2-20:1 的比例加入磷酸鐵與氧化鐵；按照碳酸鋰與磷酸鋰中鋰的摩爾比為0-20:3的比例加入碳酸鋰與磷酸鋰；按照鐵源中總鐵與鋰源中總鋰的摩爾比為1:1-1.1 的比例加入鐵源和鋰源。

更優選地，在步驟(1)中，按照磷酸鐵與氧化鐵中鐵的摩爾比為3-10:1 的比例加入磷酸鐵與氧化鐵。

進一步優選地，在步驟(1)中，按照磷酸鐵與氧化鐵中鐵的摩爾比為 3-5:1的比例加入磷酸鐵與氧化鐵。

更優選地，在步驟(1)中，按照碳酸鋰與磷酸鋰中鋰的摩爾比為1-10:3 的比例加入碳酸鋰與磷酸鋰。

進一步優選地，在步驟(1)中，按照碳酸鋰與磷酸鋰中鋰的摩爾比為 1-5:3的比例加入碳酸鋰與磷酸鋰。

更優選地，在步驟(1)中，按照鐵源中總鐵與鋰源中總鋰的摩爾比為 1:1-1.08的比例加入鐵源和鋰源。