[发明专利]高压实密度优良粘结性的磷酸铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压实密度优良粘结性的磷酸铁锂的制备方法，用本发明所制备的磷酸铁锂适用于做锂离子电池正极材料。

背景技术

锂离子电池自1990年问世以来，由于其具有电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应和工作温度范围宽等优点，迅速普及，已广泛应用于手机、MP3、UPS、照相机、笔记本电脑等便携设备中。高容量、高功率的锂离子电池在电动工具、电动自行车、电动汽车上等的应用刚刚起步，应用前景良好。

正极材料是决定锂离子电池性能的重要组成部分。目前，大规模商业化应用的正极材料是LiC_OO₂、LiMn₂O₄、LiC_O1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂，LiC_OO₂因为含钴量高(约60％)，钴资源奇缺，价格昂贵，在大容量电池上的应用受到限制；LiC_O1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂材料的倍率性能较差，也不能满足动力电池的要求；LiMn₂O₄价格低廉但其高温循环性能差，频繁高功率放电时会大大缩短电池的使用寿命，而且该材料在电解液中有一定的溶解性，储存性能差。因此研究开发新型正极材料成为目前的热点。

锂离子电池材料磷酸铁锂(LiFePO₄)是目前国内外研究的新材料之一，研究表明，该材料具有以下优点：价格低廉，原料易得，工作电压适中，放电平稳，比容量较高，结构稳定，安全性能和循环寿命极佳，储存性能优，对环境友好，为真正的绿色能源。

中国专利CN1581537A公开了“一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法”，其技术要点是将金属铁粉、磷酸铁、磷酸锂、掺杂元素磷酸盐、导电剂或导电剂前驱体按比例混合均匀，将上述混合物放入填充氩气或氮气气氛的球磨容器中，球磨18-36小时，球磨产物置于高温炉中，在氩气或氮气气氛中，以10-30℃/min加热速率升温，于450-750℃恒温焙烧10-60min，然后以10-30℃/min降温速度冷却到室温，制得磷酸铁锂粉末或掺杂磷酸铁锂粉末。

上述制备方法的缺点是原料成份较多，给配制带来不便，另外，其焙烧次数为一次，反应充分程度欠缺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、工艺简单、适合工业化生产和环保的高压实密度优良粘结性的磷酸铁锂的制备方法。

本发明采用如下技术方案：

高压实密度优良粘结性的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：

(1)按重量份数比称取下述各原料：

磷酸二氢锂：    100

三氧化二铁：    70-85

碳源：          5-25

(2)先将上述第(1)步中称取的磷酸二氢锂、三氧化二铁及碳源总量的5-95％加入到去离子水中，去离子水的量为上述原料总量的1.5-6.5倍，磷酸二氢锂溶于水，其它原料为固相，然后进行溶液和固相混磨4-48小时，直至固相物质均匀分散于溶液中，得到固含量为15-60％的悬浮流体浆料；

(3)将上述悬浮流体浆料经喷雾干燥得到粒度均匀的类球形固相粉末；

(4)向上述类球形固相粉末中加入剩余的碳源，即第2次加碳源量为碳源总量的95-5％，两次碳的掺杂包覆使得材料的导电性能提高；干法球磨0.5-48小时，直至得到均匀分散的粉体；

(5)将上述粉体在氮气氛保护下，在300-400℃进行第1次煅烧，煅烧时间为4-48小时；

(6)将经过第1次煅烧后的物料球磨4-48小时，然后过200目筛；

(7)将上述过筛后的物料压块后或直接在氮气氛保护下，在600-800℃进行第2次煅烧，煅烧时间为4-48小时；

(8)将上述第2次煅烧后的物料粉碎后过200目筛，得碳包覆的磷酸铁锂。

本发明在上述第(1)步中，还加入下述重量份的原料：掺杂金属元素的氧化物或碳酸盐：0.05-5。

本发明在上述第(2)步中，在溶液和固相混磨前，还加入按配比要求的掺杂金属元素的氧化物或碳酸盐。

本发明所述的碳源选自磷片石墨、乙炔黑、蔗糖、葡萄糖中的一种或几种；第1次加的碳源选自鳞片石墨或/和乙炔黑；第2次加的碳源选自蔗糖或/和葡萄糖。