[發明專利]一種磷酸釩鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110326330.X
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113060717A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李積剛
• 申請（專利權）人: 天津斯科蘭德科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01B32/00;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 許愛文

本發明屬于鋰離子電池技術領域，屬于正極材料的一種，具體涉及一種磷酸釩鐵鋰正極材料的制備方法。所述磷酸釩鐵鋰正極材料的組成為Li_xFe_yV_zPO₄/C，其中1.0x≤1.1，0y1，0z1；磷酸釩鐵鋰正極材料的制備方法如下：將初始原料鋰源、鐵源、釩源和磷源按摩爾比Li：Fe：V：P＝x:y:z:1稱量，再加入在生成產物理論質量中占比2?15wt％的碳源，再加入質量為初始原料1?20倍的液相介質進行溶解，將配好的液相漿料攪拌均勻；將按比例配好的漿料使用噴霧干燥機干燥；S3、將收集器中的干燥粉末材料收集后置于連續式燒結爐中燒結，冷卻后進行研磨粉碎，形成最終正極材料產品。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，屬于正極材料的一種，具體涉及一種磷酸釩鐵鋰正極材料的制備方法。

背景技術

隨著人類社會的不斷發展，環境問題日益突出。近年來國內霧霾天氣持續加重，這更導致了人們對環境改善的迫切要求。伴隨著國家新能源戰略的興起，鋰離子電池作為一種清潔能源，因其體積小、能量密度高、安全環保備受關注。作為其主要的組成部分的正極材料也取得了長足的發展。人類社會現在所面臨兩個主要的新能源問題：一是原始能源材料的研究和新型能源的開發，二是對二次能源的儲存和使用，特別是輕便可移動的儲存設備。

鋰離子電池作為一種新能源已經得到了研究領域的廣泛關注。作為繼鎘鎳、鎳氫電池之后新一代二次電池，正極材料對于提高鋰離子電池的工作電壓、比能量、循環壽命等重要性能至關重要。磷酸鐵鋰作為最常見的橄欖石結構的正極材料，自1997年被Goodenough提出以后就備受關注。作為一種極具潛力的Pnma空間群的材料，由于其內部結構的狀態，P和O元素之間強烈的共價鍵使磷酸鐵鋰材料具有極高的穩定性，并且從這種穩定的結構中脫出O原子十分困難，就此保證了磷酸鐵鋰材料的熱穩定性。因上述優點致使磷酸鐵鋰是目前安全系數最高的正極材料。但磷酸鐵鋰作為正極材料同樣有缺點，純的磷酸鐵鋰很難完全釋放其理論比容量。其結構決定了電子電導率只有10^-9S/cm、離子電導率也僅為10^-14-10^-16cm²/s，導致了其實際電化學性能非常差，倍率性能最為明顯。磷酸釩鋰作為具有NASCION三維框架結構正極材料，也被應用到鋰離子電池中。其所有的陽離子都通過很強的共價鍵P⁵⁺構成穩定的(PO₄)^3-聚陰離子基團，因此晶格中的氧原子不易丟失，具有穩定的熱力學性質。此外，由于磷酸釩鋰中PO₄四面體和VO₆八面體通過共用頂點氧原子而形成三維骨架結構，結構的優勢有利Li⁺脫出和嵌入，因此磷酸釩鋰具有優異的導電性能和高倍率性能。但是磷酸釩鋰實現了三個鋰的可逆脫嵌，需要充電至4.8V，會加劇電解液的分解，導致容量衰減嚴重。同時，釩的價格較高，如果大規模的作為動力電池正極材料，勢必會造成電池成本大幅上升。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，公開了一種磷酸釩鐵鋰正極材料的制備方法。

本專利為解決現有技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種磷酸釩鐵鋰正極材料的制備方法；所述磷酸釩鐵鋰正極材料的組成為Li_xFe_yV_zPO₄/C，其中1.0x≤1.1，0y1，0z1；磷酸釩鐵鋰正極材料的制備方法如下：

S1、將初始原料鋰源、鐵源、釩源和磷源按摩爾比Li：Fe：V：P＝x:y:z:1稱量，再加入在生成產物理論質量中占比2-15wt％的碳源，再加入質量為初始原料1-20倍的液相介質進行溶解，將配好的液相漿料載轉速200-1000r/min下攪拌0.5h-5h；

S2、將按比例配好的漿料使用噴霧干燥機干燥；