[发明专利]磷酸铁锂正极材料的制造方法

权利要求书

1.一种磷酸铁锂正极材料的制造方法，系以半化学法制备磷酸铁锂，其至少包含下列步骤：

（Ａ）原物料选择：在锂Li、铁Fe、磷P三类化合物中任选一种非水溶性化合物作为不溶于水的原物料，锂Li、铁Fe、磷P三类化合物中其它两种选择水溶性化合物作为可溶于水的原物料，并另外选取铁位置取代化合物作为置换铁的掺杂元素M，以及选取碳源化合物作为碳源材料；

（Ｂ）浆料配制：按照固含量及各元素的配比算出各材料的添加量，分别秤取上述水溶性化合物、非水溶性化合物、铁位置取代化合物及碳源化合物以及分散剂与去离子水，且上述锂、铁、磷及掺杂元素的添加比例符合mLi+[nFe+(1-n)M]:qPO₄=0.95～1.1:1:1～1.05范围，其中m为Li的莫耳数，n为Fe的莫耳数，1-n为掺杂元素M的莫耳数，以及q为PO₄的莫耳数；再将该水溶性化合物、该碳源化合物及该分散剂先溶于该去离子水中，然后再加入该非水溶性化合物及该铁位置取代化合物；

（Ｃ）研磨混合：用以控制上述含磷、铁、锂浆料中非水溶性化合物的颗粒大小及各原料的均匀度，使用研磨机将浆料中的成分混合均匀，同时将浆料中的固体粒子研磨至2微米以下；

（Ｄ）喷雾造粒：将经过研磨混合、磨细的含磷酸铁锂浆料，送入喷雾造粒机中进行造粒，利用控制喷雾造粒机的进料速度、温度、压力或转速，调整造粒粉末的粒度，以制成前驱体粉末；

（Ｅ）还原气氛煅烧：将该前驱体粉末送入有还原气氛保护的窑炉中煅烧，在介于600～800°C煅烧温度间进行1～24小时的煅烧时间；以及

（Ｆ）粉碎：将煅烧冷却后的粉末取出，以粉碎机进行粉碎至粉末可过300～325目筛网，即得具有碳包覆及铁位置取代的磷酸铁锂正极材料。

2.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该锂的水溶性化合物选自氢氧化锂、醋酸锂、磷酸二氢锂、硝酸锂、氯化锂或柠檬酸锂中择其一；该铁的水溶性化合物选自醋酸亚铁、硝酸铁、氯化铁、草酸铁、氯化亚铁或硝酸亚铁中择其一；以及该磷的水溶性化合物选自磷酸、磷酸二氢锂、磷酸二氢氨、磷酸氢二氨或磷酸氨中择其一。

3.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该锂的非水溶性化合物选自氟化锂、碳酸锂或磷化锂中择其一；该铁的非水溶性化合物选自碳酸亚铁、氧化亚铁、三氧化二铁、草酸亚铁、磷酸亚铁或磷酸铁中择其一；以及该磷的非水溶性化合物选自磷酸锂、磷酸亚铁或磷酸铁中择其一。

4.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该铁位置取代化合物的掺杂元素选自镁、锌、钛、锆、钨、锰、镍、钴、铬及钒的氧化物、碳酸物、氢氧化物、硝酸盐、有机金属化合物或氯化物中择其一。

5.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该碳源化合物为水溶性的含碳有机化合物，并可为蔗糖、果糖、葡萄糖、柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮、环糊精、聚乙烯醇、或聚乙二醇中择其一或任两种的混合物。

6.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该铁位置取代化合物的添加量为1～15mol%。

7.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该碳源化合物的添加量为磷酸铁锂的2～15wt%。

8.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该窑炉的保护气氛为氮、氩、氮氩或氢氩气体中择其一。

9.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该研磨机为球磨机、搅磨机或珠磨机。

10.根据权利要求１所述的磷酸铁锂正极材料的制造方法，其特征在于，该喷雾造粒机的型式为一般压力式、转盘式或喷流式。