[发明专利]一种多层次包覆多元复合磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料，尤其是涉及一种多层次包覆多元复合磷酸铁锂正极材料的制备方法。

背景技术

橄榄石型结构的LiFePO₄具有对环境友好，能量密度高，特别优异的循环性能，最佳的安全性能等显著优点，并且其合成原料资源丰富，价格低廉，被一致公认为是制造高安全，低成本，长寿命的动力锂离子电池的最佳正极材料，是最具潜力的新能源材料之一，成为电池行业和新能源材料制造业的追捧对象。但磷酸铁锂存在着材料本身性质的缺陷：导电率低，倍率性能差，这极大的限制了其在实际领域中的广泛应用；并且制备过程相对复杂(原料种类多，难混合)；合成条件较为苛刻(惰性气体保护)；对气氛，设备要求较高(要有良好的气密性)，这就进一步限制了其大规模的产业化。

中国专利CN101521276公开一种锂离子电池正极材料包覆碳的制备方法：将一定量的锂离子电池正极材料粉末放入聚丙烯腈溶液中，充分搅拌混匀，加热蒸发溶剂后，在空气氛围下，放入烘箱中在150～300℃下加热2～4h，得到黑色固体，再将所得的黑色固体放入高温炉中，在惰性气体保护下400～1200℃加热0.5～4h，便得到表面包覆了碳的锂离子电池粉状正极材料。

中国专利CN101521278公开一种锂离子电池正极复合材料制备方法，采用高温分解法制备δ-MnO₂；采用离子注入法制备复合材料δ-MnO₂-X，其中X为过渡金属元素，将制得的δ-MnO₂以片状为基体，然后注入过渡金属离子；将复合材料制成电池正极片；刮下表层形成的δ-MnO₂-X作正极活性材料并与其它物质按比例混合并经涂膜、干燥、压片、烘干、称重等步骤制成锂离子电池正极片。由于采用离子注入技术，于层状二氧化锰的表注入一定量过渡金属离子，使层状二氧化锰改性，增强锂离子于该材料的电化学嵌入/脱出能力，提高层状MnO₂的放电比容量，制成的锂离子电池具有成本低、性能好、环保的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层次包覆多元复合磷酸铁锂正极材料的制备方法。

所述多层次包覆多元复合磷酸铁锂正极材料为LiM_xFe_1-xPO₄/C复合材料。

本发明包括以下步骤：

1)将主原料Fe(OH)₃、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄和掺杂金属离子M的氧化物按照化学计量比加入到球磨机中，加入去离子水和锆球做研磨介质，球磨后，干燥，过筛；

在步骤1)中，所述加入去离子水的量可为主原料Fe(OH)₃、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄和掺杂金属离子M的氧化物总量的30％～50％，所述球磨的时间可为3～5h，所述干燥，可采用喷雾干燥；所述的掺杂金属离子M的氧化物可选自TiO₂、Nb₂O₅或MnO₂等。

2)将干燥后的物料在氩气保护下煅烧；

在步骤2)中，所述煅烧，可在管式炉中350～500℃下煅烧3～5h。

3)将煅烧后的一次烧结料过筛，加入高分子有机碳源进行第二次炭包覆，再加入去离子水，球磨后干燥；

在步骤3)中，所述再加入去离子水的量可为一次烧结料的30％～40％；所述球磨的球料质量比可为(4～8)∶1，所述球磨的时间可为3～5h，所述干燥，可采用喷雾干燥；所述高分子有机碳源可选自葡萄糖、蔗糖、柠檬酸或聚乙二醇等。

4)将步骤3)所得物料在氩气氛围下烧结，冷却后即得多层次包覆多元复合磷酸铁锂正极材料。

在步骤4)中，所述烧结，可在管式炉中600～800℃下烧结12～16h。