[發明專利]一種新型碳和鋰摻雜的磷酸鐵鋰前驅體材料的制備工藝

在審

• 申請號: 202211237823.7
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN116495713A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 耿幸雅;邱泇于
• 申請（專利權）人: 綠能纖材（重慶）科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種新型碳和鋰摻雜的磷酸鐵鋰前驅體材料的制備工藝，具體包括以下步驟：S1：先進行初步混合物的制備，取1?5份的羧甲基纖維素鋰，加入50?100份的去離子水中進行高速攪拌溶解，形成羧甲基纖維素鋰的漿料；S2：在所述S1步驟中得到的羧甲基纖維素鋰漿料中加入鐵鹽、鋰鹽、磷酸鹽、壓實助劑和碳源進行攪拌均勻，形成穩定的漿料。本發明公開的新型碳和鋰摻雜的磷酸鐵鋰前驅體材料的制備工藝具有正極材料在制備時將碳源替換原來的羧甲基纖維素鹽（包括鈉鹽、鋰鹽、銨鹽等其他金屬離子鹽等），從而使得其可以懸浮分散開來，提高了負極材料的導電能力，壓實助劑可以在不影響負極容量的同時提高負極片的極片壓實密度，提高了電池倍率性能，加強了其導電傳輸效率的技術效果。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種新型碳和鋰摻雜的磷酸鐵鋰前驅體材料的制備工藝。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、環境污染小和無記憶效應等優點，已經廣泛應用于3C?電子產品、電動汽車、規模儲能和航空航天等領域。

目前廣泛使用的鋰離子電池正極材料主要有磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料、磷酸錳鐵鋰、等富鋰材料。隨著電動汽車和電子產品的不斷升級換代以及應用領域的迅速拓展，對鋰離子電池的安全性和能量密度也提出了更高的要求。因此，開發具有高能量密度，并同時具有良好的循環性能、倍率放電性能及安全性能的鋰離子電池正極材料對于我國裝備制造和動能轉換均具有重要意義。

正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，占鋰離子電池總成本的25~28%，它直接影響著電池的能量密度、循環壽命和安全性能等關鍵指標。但是，現階段存在的問題是磷酸鐵鋰的離子傳導率和電子傳導率比較低，只適合在小電流密度下進行充放電，高倍率充放電是比容量降低，這些短板阻礙了該材料在更多領域的規模化應用。

發明內容

本發明公開一種新型碳和鋰摻雜的磷酸鐵鋰前驅體材料的制備工藝，旨在解決背景技術中提出的現階段存在的問題是磷酸鐵鋰的離子傳導率和電子傳導率比較低，只適合在小電流密度下進行充放電，高倍率充放電是比容量降低，這些短板阻礙了該材料在更多領域的規模化應用的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種新型碳和鋰摻雜的磷酸鐵鋰前驅體材料的制備工藝，具體包括以下步驟：

S1：先進行初步混合物的制備，取1-5份的羧甲基纖維素鋰，加入50-100份的去離子水中進行高速攪拌溶解，形成羧甲基纖維素鋰的漿料；

S2：在所述S1步驟中得到的羧甲基纖維素鋰漿料中加入鐵鹽、鋰鹽、磷酸鹽、壓實助劑和碳源進行攪拌均勻，形成穩定的漿料；

S3：將S2步驟中的得到的穩定的漿料在回轉窯中經過高溫下處理10-20h，得到前驅體顆粒；

S4：最后將S3步驟中得到的前驅體顆粒再經過高溫煅燒合成得到碳摻雜和鋰摻雜比較均勻的磷酸鐵鋰正極復合材料。

在一個優選的方案中，所述S3步驟中的高溫為550℃-750℃，所述S3步驟中，需要在N₂氛圍的保護下進行高溫煅燒，所述S2步驟中的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰或磷酸二氫鋰的一種或幾種，所述S2步驟中的鐵鹽為鐵粉、草酸亞鐵、硫酸亞鐵中的一種或者幾種任意比例混合物，所述S2步驟中的磷酸鹽為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的一種或者幾種任意比例混合物，所述S2步驟中的碳源為是羧甲基纖維素類，可以為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鋰和羧甲基纖維素銨類等其他的纖維素材料，所述S3步驟中的前驅體的顆粒可以在1-500nm之間，根據工藝情況對前驅體顆粒的粒徑進行調整，所述壓實助劑為高度不等的鱗片石墨。