[發明專利]一種球形磷酸鐵鋰正極材料的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110927429.5
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113683072B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 黃勇平;胡振宇;金磊;陳佳敏;邵國祥
• 申請（專利權）人: 內蒙古圣釩科技新能源有限責任公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01B32/05;H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王曉麗

本發明提供了一種球形磷酸鐵鋰正極材料的制備方法；所述方法包括以下步驟：（1）將鐵源、鋰源、磷源濕法研磨，得到混合溶液A；（2）加入碳源分散于混合溶液A中，得到混合溶液B；（3）聚苯胺纖維溶解于二甲亞砜中，得到聚苯胺混合二甲亞砜的溶液；（4）將聚苯胺混合二甲亞砜的溶液分散于混合溶液B中，得到混合溶液C；（5）將混合溶液C進行噴霧干燥，得到噴霧料；（6）將噴霧料進行冷凍干燥，得到燒結前驅體；（7）將步驟（6）得到的前驅體在還原氣氛條件下高溫燒結得到成品。本發明通過在分散階段引入聚苯胺導電劑，能大大增強燒結后成品的導電率；本發明工藝簡單，可以有效改善正極材料的形貌，提高材料的電化學性能。

技術領域

本發明屬于儲能材料技術領域，尤其是涉及一種球形磷酸鐵鋰正極材料的制備方法及應用。

背景技術

隨著人類社會的不斷發展，環境問題日益凸顯，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，因體積小、能量密度高及安全環保等優勢，從上世紀90年代初發展至今，已經得到了廣泛的應用。

磷酸鐵鋰作為鋰離子電池正極材料具有原料來源廣、價格低廉、材料熱穩定性好、電壓平臺高、循環壽命長、無毒無害和安全性高等優勢，使其從眾多正極材料中脫穎而出，成為目前動力形和儲能形鋰離子電池正極材料的首選。

但是其能量密度和循環穩定性能還需要進一步提高才能滿足市場要求，如何提高其能量密度和循環穩定性能，成為亟待解決的技術問題。

目前高溫固相法在燒結前需要進行高溫干燥，但干燥后生成的前驅體極易發生粘連，導致燒結后產品團聚現象嚴重，影響整體形貌和電性能。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種球形磷酸鐵鋰正極材料的制備方法及應用，以克服現有技術的不足，本發明通過在分散階段引入聚苯胺導電劑，能大大增強燒結后成品的導電率，提升產品電化學性能。其中，在燒結前對噴霧料進行冷凍干燥，由于二甲亞砜的揮發，可以大幅減少前驅體的團聚，減少球形顆粒在燒結時發生的團聚長大。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種球形磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟，

（1）將鐵源、鋰源、磷源濕法研磨，得到混合溶液A；

（2）加入碳源分散于混合溶液A中，得到混合溶液B；

（3）聚苯胺纖維（導電劑）溶解于二甲亞砜中，得到聚苯胺混合二甲亞砜的溶液（便于與前驅體混合均勻）；

（4）將聚苯胺混合二甲亞砜的溶液分散于混合溶液B中，得到混合溶液C；

（5）將混合溶液C進行噴霧干燥，得到噴霧料；

（6）將噴霧料進行冷凍干燥（大幅除水分和二甲亞砜），得到燒結前驅體；

（7）將步驟（6）得到的前驅體在還原氣氛條件下高溫燒結得到成品。

本發明提供的制備方法中，本發明通過在步驟（4）中引入聚苯胺導電劑，能大大增強燒結后成品的導電率，提升產品電化學性能；通過在步驟（6）燒結前對噴霧料進行冷凍干燥，可以減少球形顆粒在燒結時發生的團聚長大；也大大減少了噴霧料燒結時因水分揮發帶走的碳量，節約碳源成本。

以下作為本發明優選的技術方案，但不作為對本發明提供的技術方案的限制，通過以下優選的技術方案，可以更好的達到和實現本發明的技術目的和有益效果。

優選的，所述步驟（1）中的鐵源為磷酸鐵或三氧化二鐵、鋰源為碳酸鋰或硝酸鋰、磷源為磷酸或磷酸鐵。