[發明專利]多元結晶型磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法、鋰離子電池和涉電設備

在審

• 申請號: 202210100586.3
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114426265A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 陳濤;王躍林;龍志林;練平;楊志誠;余鋒磊
• 申請（專利權）人: 湖南裕能新能源電池材料股份有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

1.一種多元結晶型磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括：

將包括鋰源、磷源、水和多種粒徑的鐵源在內的原料混合，第一球磨得到第一固液混合物；將所述第一固液混合物進行砂磨得到第二固液混合物；將所述第二固液混合物和碳源混合，進行水熱反應得到第三固液混合物；

將所述第三固液混合物干燥得到正極材料前驅體，然后在還原性氣氛中煅燒得到所述多元結晶型磷酸鐵鋰正極材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋰源為磷酸二氫鋰、磷酸一氫鋰、硝酸鋰、碳酸鋰、磷酸鋰、氫氧化鋰中的任意兩種的混合物；

優選地，所述磷源包括磷酸二氫氨、磷酸氨、磷酸鋰、磷酸中的一種或多種；

優選地，所述鐵源包括磷酸鐵、氧化鐵、草酸亞鐵、鐵粉、硝酸鐵中的任意兩種的混合物；

優選地，所述鐵源中，小顆粒材料與大顆粒材料的摩爾比為(1-5)：(1-10)；

優選地，所述鋰源中的鋰與所述鐵源中的鐵的摩爾比為(1.0-1.1)：(0.95-1.1)。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鐵源包括小粒徑混合物和大粒徑混合物；

優選地，所述小粒徑混合物包括第一粒徑化合物、第二粒徑化合物和第三粒徑化合物，所述第一粒徑化合物的粒徑為0.1μm-1μm，所述第二粒徑化合物的粒徑為1μm-5μm，所述第三粒徑化合物的粒徑為5μm-10μm；

優選地，所述大粒徑混合物包括第四粒徑化合物、第五粒徑化合物和第六粒徑化合物，所述第四粒徑化合物的粒徑為1μm-10μm，所述第五粒徑化合物的粒徑為10μm-30μm，所述第六粒徑化合物的粒徑為30μm-80μm。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述第一粒徑化合物占所述小粒徑混合物總顆粒數量的40％-50％，所述第二粒徑化合物占所述小粒徑混合物總顆粒數量的30％-40％，所述第三粒徑化合物占所述小粒徑混合物總顆粒數量的10％-20％；

優選地，所述第四粒徑化合物占所述大粒徑混合物總顆粒數量的20％-30％，第五粒徑化合物占所述大粒徑混合物總顆粒數量的30％-40％，第六粒徑化合物占所述大粒徑混合物總顆粒數量的30％-50％。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、果糖、檸檬酸、淀粉、聚乙烯醇、乙炔黑中的一種或多種；

優選地，碳的質量占所述多元結晶型磷酸鐵鋰正極材料的總質量的1.3％-5％。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述球磨的體系溫度為25℃-30℃，球磨時間為0.5h-4h；

優選地，所述第一固液混合物中的顆粒物的粒徑D50為1.0μm-3.0μm；

優選地，所述砂磨的體系溫度為25℃-30℃，砂磨時間為0.5h-2h；

優選地，所述第二固液混合物中的顆粒物的粒徑D50為0.4μm-0.45μm；

優選地，所述干燥為噴霧干燥；

優選地，所述噴霧干燥的進風溫度為200℃-300℃，出風溫度為90℃-120℃；

優選地，所述正極材料前驅體的粒徑D50為0.4μm-0.45μm。

7.根據權利要求1-6任一項所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應的溫度為100℃-160℃，時間為4h-6h；

優選地，所述還原性氣氛包括氮氣、一氧化碳、氫氣中的一種或多種，或者氮氣、一氧化碳、氫氣中的一種或多種與氬氣的混合氣體；

優選地，所述混合氣體中，氫氣或者一氧化碳占總體積的2％-8％；

優選地，以1℃/min-10℃/min的升溫速率升溫至700℃-900℃進行所述煅燒6h-12h；

優選地，所述煅燒之后還包括粉碎；

優選地，所述粉碎得到的正極材料的粒徑D50為1.0μm-3.0μm。

8.一種多元結晶型磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，使用權利要求1-7任一項所述的多元結晶型磷酸鐵鋰正極材料的制備方法制得。