[發明專利]一種高壓實磷酸鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110891054.1
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113745503A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 于永利;鄭小建;宋爽潔;雷敏;周恒輝;楊新河
• 申請（專利權）人: 北京泰豐先行新能源科技有限公司;青海泰豐先行鋰能科技有限公司;北大先行科技產業有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 李文濤

本發明公開一種高壓實磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，屬于鋰離子電池技術領域，首先將鋰源、鐵源、磷源以及碳源加入溶劑中，進行研磨，干燥，得到前驅體；然后將得到的前驅體在氮氣氣氛保護下燒結，經破碎得到高壓實磷酸鐵鋰正極材料。本發明利用鋰源的獨特性以及不同鐵源與鋰源反應溫度的不同，構筑多重反應階段，通過一次混料燒結獲得不同顆粒大小組成的高壓實磷酸鐵鋰。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種高壓實磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池作為可持續能源的有效能量存儲裝置取得了巨大發展。常用的鋰離子電池正極材料主要為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰，其中磷酸鐵鋰材料具有結構穩定、安全性好、超長的循環壽命，已被廣泛應用于電動車中。隨著電動車的發展，人們對續航里程提出了更高的要求，因此需要提高鋰離子電池的能量密度。對于磷酸鐵鋰材料來說，實際比容量已接近其理論值，可提高幅度較小，且難度較大，因此，提高磷酸鐵鋰材料的壓實密度進而提高鋰離子電池的能量密度成為近年來研究的熱點。

公開號為CN102916179B的專利申請，通過兩次加入鋰鹽、鐵源、磷鹽混合且經過兩次濕法球磨，得到不同粒徑的兩組漿料，再將兩組漿料按照不同的比例混合、干燥、預燒結、第三次濕法球磨，再進行燒結，最后得到高壓實磷酸鐵鋰材料。此方法雖然通過不同粒度原材料顆粒級配的方式提高了壓實密度，但需要不同設備研磨獲得不同粒徑漿料，并且需要多次球磨和燒結才能獲得最終產品，過程較復雜，且影響產能。公開號為CN103618083B的專利申請，通過三次壓片的方法獲得的了高壓實磷酸鐵鋰，但該方法需要多次壓片、粉碎和燒結，過程復雜，產業化生產成本較高。公開號為CN106744780A的專利申請，通過使用高壓實密度的鐵源制備高壓實磷酸鐵鋰，但該方法整體收率較低，影響產能且成本較高。以上專利申請雖然在一定程度上提高了磷酸鐵鋰材料的壓實密度，但是仍存在制備方法復雜，成本較高的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種低成本、簡便制備高壓實密度磷酸鐵鋰的方法，利用鋰源的獨特性以及不同鐵源與鋰源反應溫度的不同，構筑多重反應階段，通過一次混料燒結獲得不同顆粒大小組成的高壓實磷酸鐵鋰。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高壓實磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

首先將鋰源、鐵源、磷源以及碳源加入溶劑中，進行研磨，干燥，得到前驅體；

然后將得到的前驅體在氮氣氣氛保護下燒結，經破碎得到高壓實磷酸鐵鋰正極材料。

優選地，所述鋰源為磷酸鋰、磷酸氫二鋰、磷酸二氫鋰中的一種或多種。

優選地，所述鐵源為磷酸鐵、三氧化二鐵、鐵粉、四氧化三鐵、草酸亞鐵中的一種或多種。

優選地，所述磷源為磷酸鋰、磷酸氫二鋰、磷酸二氫鋰、磷酸鐵中的一種或多種。

優選地，所述鋰源、磷源、鐵源的元素摩爾比為Li:P:Fe＝(1-1.1):1:(0.9-1)。

優選地，所述碳源為蔗糖、葡萄糖、纖維素、酚醛樹脂、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉中的一種或多種；所述碳源加入量為鋰源、磷源、鐵源總質量的5％-15％。

優選地，所述溶劑包括水、有機溶劑或者二者的混合溶液；所述有機溶劑包括：醇類：如甲醇、乙醇等；芳香烴類：苯、甲苯、二甲苯等；脂肪烴類：戊烷、己烷、辛烷等；脂環烴類：環己烷等；醚類：乙醚、環氧丙烷等；脂類：醋酸甲酯、醋酸乙酯等；酮類：丙酮、甲基丁酮等；其它：乙腈、吡啶、苯酚等中的一種或多種。

優選地，所述研磨過程，漿料粒度控制為300～5000nm。