[发明专利]一种提高锂离子电池正极材料LiFePO4/C振实密度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备锂离子电池正极材料的方法，尤其是适于提高由流变相反应法制备的锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的振实密度的方法。

背景技术

LiFePO₄作为锂离子电池正极材料有很大的优越性，但它也存在一些致命的的缺点，那就是LiFePO₄的电子导电率和离子扩散速率极低，从而导致其大电流充放电时容量衰减迅速，高倍率性差，因此提高其导电率是LiFePO₄的主要研究方向。其次LiFePO₄本身密度小，松装密度更小，从而导致材料的振实密度小，致使电池的能量密度低，影响该材料的实用化，因此提高LiFePO₄的振实密度是另一个重要研究方向。

前者通过流变相反应法等添加导电剂碳，问题已可解决。而振实密度低的问题仍然存在。其解决的途径也有多种，如提高原料的振实密度，改变焙烧工艺等，但这些方法要么对原料要求苛刻，要么过程繁杂，不便于实施。而本发明的方法，即添加助剂法则是个简单可行，高效方便的方法。用该法可制备kg量级的LiFePO₄/C材料，更适于工业化生产。

发明内容

本发明提供一种提供锂离子电池正极材料LiFePO₄/C振实密度的方法，该方法过程简单，所用原料价廉易得，所得产物的性能良好，适于锂离子电池的使用。

本发明提供的技术方案是：一种提高锂离子电池正极材料LiFePO₄/C振实密度的方法，FePO₄·xH₂O(x＝2或4)与LiOH·H₂O(或Li₂CO₃、CH₃COOLi·2H₂O)和聚乙二醇混合均匀，添加助剂，加入水调成流变态，然后在惰性气氛下焙烧得到锂离子电池正极材料LiFePO₄/C。所谓的流变态是指具有流变学性质的物质的一种存在状态。处于流变态的物质一般在化学上具有复杂的组成或结构；在力学上既显示出固体的性质又显示出液体的性质，或者说似固非固、似液非液；在物理组成上可以是既包含有固体颗粒又包含液体的物质，可以流动或缓慢流动，宏观均匀的一种复杂体系。

上述FePO₄·xH₂O(x＝2或4)与LiOH·H₂O(或Li₂CO₃、CH₃COOLi·2H₂O)的用量摩尔比为Fe³⁺∶Li⁺＝1∶1、聚乙二醇的量为25～200g/molFePO₄·xH₂O。

上述助剂是二氧化钛，或氟化锂，五氧化二钒，氧化硼。助剂的用量为成品质量的0.5％～2％。

上述焙烧温度为300～800℃，焙烧时间为1～20h。

上述惰性气氛为氩气或氮气。

上述聚乙二醇的分子量范围是300～20000。

本发明的突出特点是：

1.本发明是在流变相反应法制备锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的基础上，添加助剂，之后于惰性气氛中一步焙烧得到目标产物。

2.本发明的方法即添加助剂法，过程简单，容易控制，重复性好，适于工业化生产。

3.本发明所用的助剂资源丰富，价格低廉。

4.本发明所用助剂之一的TiO₂，粘结性强，可将锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的振实密度从0.79g/mL提高到1.05g/mL，而不影响材料的晶体结构。

5.本发明所用助剂之一的LiF，粘结性强，可将锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的振实密度从0.77g/mL提高到1.0g/mL，而不影响材料的晶体结构。

6.本发明可制得纳米级颗粒的锂离子电池正极材料LiFePO₄/C，其振实密度适中，分散均匀，性能优良，适合于锂离子电池的使用。

7.由该材料制成的锂离子电池是电动车、不断电系统UPS，电动手工具机，矿工用灯具照明设备等潜在的优良动力源。

具体实施方式