[发明专利]一种直接以FePO4为正极材料的锂离子电池的生产方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种锂离子电池的生产方法，特别涉及一种直接以FePO₄为正极材料的锂离子电池的生产方法。

背景技术

铁基锂离子电池以其原料来源丰富、无环境污染、性能优良、安全性能好等优点受到研究者的重视。目前，尽管LiFePO₄已实现商业化，但从应用情况来看仍有很多问题需要解决：（1）其产品的一致性；这是由其组成决定的，对过渡金属氧化物的LiMO_X型材料的合成只要两种原料即可，在混合时均匀性的实现较为容易。而LiFePO₄则需要三种原料，即Li源、Fe源和P源。在混合时其均匀一致性自然要比二元材料差一些；（2）其成本偏高，尽管Fe源与P源的原料成本低，但由于能耗高、生产周期长且还需要气氛保护，其实际生产成本仍然偏高。而铁基锂离子电池在提出初期，除LiFePO₄外还有FePO₄，到目前为止，前者已做了大量的研究工作，但对后者FePO₄的研究则相对少得多，究其原因是由于：（1）LiFePO₄材料一经提出就得到了广大研究者的认可；（2）LiFePO₄材料符合目前锂离子电池以LiCoO₂材料为正极的生产工艺路线，可以方便地应用和推广；（3）初步的尝试发现FePO₄材料性能不够稳定，由于具有多种晶型，不同的晶型其电化学活性不同。此外，该材料的应用与目前锂离子电池的生产工艺路线不同。所有这些原因都使得FePO₄材料的研究没有受到重视。但事实上FePO₄作为锂离子电池的正极材料与LiFePO₄相比具有诸多优势：（1）合成工艺更简单，由于合成中没有Fe(II)组分，不需要气氛保护，省去了相应的设备和成本投入；（2）FePO₄材料的合成为二元合成体系，更方便合成条件的控制和优化；（3）由于采用Fe(III)化合物为原料，使合成原料来源更广。所有这些优点可使得FePO₄材料更具低成本、规模化生产的优势，可望成为铁基锂离子电池正极材料的后起之秀。但在生产上，FePO₄由于其不存在Li源，无法直接应用于目前的锂离子电池生产工艺，因此，需要开发适合FePO₄的电池生产工艺。发明人经过研究，针对FePO₄为正极材料的锂离子电池的生产方法，提出了本发明，经过实验研究，具有很好的效果，可以应用于工艺生产，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明为了解决上述的技术问题而提供一种直接以FePO₄为正极材料的锂离子电池的生产方法。

本发明的技术方案

一种直接以FePO₄为正极材料的锂离子电池的生产方法，即直接以FePO₄为正极材料制作而成的正极片依次经过第一步化成、组装、第二步化成后即得到直接以FePO₄为正极材料的锂离子电池；

所述的第一步化成，即将直接以FePO₄为正极材料制作而成的正极片与负极材料Li片置于电解槽的电解液进行第一步化成得到含锂离子的正极片；

所述的第二步化成即将第一步化成后的所得的含锂离子的正极片与石墨负极片组装成电池后进行化成。

上述的一种直接以FePO₄为正极材料的锂离子电池的生产方法，其制备过程具体包括如下步骤：

（1）、材料的准备

①、正极材料FePO₄的预处理

将合成的FePO₄前驱体粉末置于高温管式炉，控制温度为380℃，空气气氛下煅烧3h；

②、负极材料

        中间相碳微球，化成时负极用金属Li片；

③、导电剂

采用导电石墨或导电剂炭黑；

④、粘结剂

将聚偏氟乙烯（PVDF）与N-甲基-吡咯烷酮（NMP）按质量比计算，即

PVDF：NMP按1：10的比例进行混合，并在60℃的温度下静置过夜；

⑤、集流体

        正极使用铝箔，负极使用铜箔；

⑥、隔膜

采用进口的聚乙烯微孔膜（Celgard 2400）；

⑦、电解液