[發明專利]一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210565261.2
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114852985A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 楊浩;李超;趙悠曼;黃鴻坤;胡俊亨;蘇俐嬌;趙莉麗;張磊;苗榮榮
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張文俊

本發明提供了一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法、鋰離子電池。本發明的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：將碳材料與FePO₄混合后，球磨，得到磷酸鐵復合材料；將導電高分子溶于水中得到導電溶液中；將磷酸鐵復合材料加入至導電溶液中，同時加入鋰源，混合，得到混合液；通過電解還原法，使混合液發生還原即制備得到磷酸鐵鋰正極材料；本發明的制備方法，工藝合成過程均在在接近常溫下開展，且不需要惰性氣體保護。將現有的高溫制備條件大幅度降低，采用液相電還原合成方法，獲得性能優良的磷酸鐵鋰復合型材料。反應過程具有高效、低能耗、綠色環保、能量利用率高等特點，符合未來能源發展需求。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池材料制備技術領域，尤其涉及一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法、鋰離子電池。

背景技術

隨著新能源產業的大力發展，鋰離子電池的使用越來越廣泛，對其技術的要求也越來越高。其中磷酸鐵鋰正極材料是研究的核心。合成成本低且品質高的磷酸鐵鋰材料新技術逐漸受到人們青睞。因此如何制備磷酸鐵鋰，成為其工業化推廣的重要研究課題。

目前磷酸鐵鋰主要采用先制備出前驅體材料，再在高溫下熱還原得到磷酸鐵鋰，具體如下：先合成磷酸鐵材料，再通過磷酸鐵材料與還原性物質混合后在600～900℃的溫度下焙燒5～48小時，并且需要有惰性氣體保護的條件下。因為磷酸鐵鋰中鐵屬于二價鐵，極其不穩定，在高溫下會改變為三價鐵，導致制備磷酸鐵鋰不純。在這個材料的制備過程中，不僅需要高溫所帶來的高能耗，其次也需要特殊的設備器材，對生產設備要求極高，而且還需要持續不斷的惰性氣體。因此，磷酸鐵鋰材料制備條件苛刻，設備價格高，耗能很高不環保。

基于目前的磷酸鐵鋰材料的制備存在的缺陷，有必要對此進行改進。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法、鋰離子電池，以解決上述問題或者至少部分地解決上述問題。

第一方面，本發明提供了一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

將碳材料與FePO₄混合后，球磨，得到磷酸鐵復合材料；

將導電高分子溶于水中得到導電溶液；

將磷酸鐵復合材料加入至導電溶液中，同時加入鋰源，混合，得到混合液；

提供電解池，所述電解池包括陰極電解槽、陽極電解槽，所述陰極電解槽和陽極電解槽通過鹽橋連通，將混合液加入至陰極電解槽內同時在陽極電解槽內加入電解液，陰極電解槽和陽極電解槽中分別插入陰極和陽極，陰極和陽極分別連接電源負極和正極進行電解，在電解作用下，混合液發生還原即制備得到磷酸鐵鋰正極材料。

優選的是，所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述碳材料包括碳納米管、石墨烯、石墨、導電碳黑中的任一種。

優選的是，所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述導電高分子包括PEDOT:PSS、PEDOT:PDAS、PEDOT:PANI中的至少一種。

優選的是，所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述鋰源包括氫氧化鋰、乙酸鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、磷酸二氫鋰、磷酸鋰中的至少一種。

優選的是，所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，磷酸鐵與鋰源中鋰的摩爾比為1:(1～1.5)。

優選的是，所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，將碳材料與FePO₄混合后，球磨，得到磷酸鐵復合材料；其中，球磨時間為1～3h、球磨轉速為100～450r/min。

優選的是，所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述碳材料的質量為FePO₄質量的1～2％。

優選的是，所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述導電溶液的濃度為1～3mol/L；