[发明专利]一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种电池材料，具体涉及一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法，属于新能源材料技术领域。

【背景技术】

磷酸铁锂电池作为新能源汽车电池、工具电池的核心部件在这些行业中起着关键的作用。磷酸铁锂电池以其高容量、环保、安全、大倍率的特点，在各个类别的电池应用领域中取得了绝大多数的市场，同时由于该款材料所对应的电池具有大功率特点、以及在动态环境下的高安全性，使得该类电池在电动交通工具、储能电站、大功率电动工具、移动储能等领域取得了长足发展，并且得到了政府的支持，用以取代原有的高污染、低性能电池体系。在这些新能源的发展领域中，新能源材料磷酸铁锂的发展技术，决定了该体系电池的最终特点，该款材料的进步是对应电池体系进步的基础。

然而，现有技术的磷酸铁锂材料制造成成品电池后，由于材料的部分原因，导致电池在储存过程中存在自放电比较大的缺陷，导致成组后的电芯性能不能充分发挥，间接的提高了电池的使用成本、及维护成本。同时，现有材料所对应的电池倍率性能也限制了材料性能的充分发挥。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种新颖的高性能磷酸铁锂材料及其合成方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有低自放电率、高能量密度，高振实密度的高性能磷酸铁锂材料。

本发明的另一目的在于提供上述高性能磷酸铁锂材料的合成方法。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种高性能磷酸铁锂材料，其由磷酸二氢锂以及氧化铁组成，按摩尔比计算，所述磷酸二氢锂∶氧化铁＝2.0-2.04∶1。

本发明的高性能磷酸铁锂材料进一步为：所述磷酸二氢锂∶氧化铁＝2∶1。

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种高性能磷酸铁锂材料的合成方法，其包括如下步骤：

1)，采用磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭、去离子水为原料进行混合；

2)，将步骤1)的混合料按照球料比0.8进行球磨；

3)，将以上球磨完毕的浆料进行球料分离，将分离后的浆料脱水并烘干；

4)，材料的合成过程，此过程分两个阶段完成：

第一阶段：将烘干的材料入煅烧炉中进行煅烧，煅烧升温速度控制在15-20℃/MIN的升温速度，将炉温升至350±20℃，连续烧结540MIN，烧结过程在氮气气氛下进行；第一阶段煅烧结束后，将煅烧材料冷却到室温进行破碎至亚微米级；

第二阶段：将破碎后的材料入煅烧炉进行二次烧结，煅烧升温速度控制在15-20℃/MIN，将炉温升至750±20℃，连续烧结1800MIN，烧结过程在氮气气氛下进行，第二阶段煅烧结束后，将煅烧材料冷却到室温进行破碎，破碎后的材料即为高性能磷酸铁锂材料。

本发明的高性能磷酸铁锂材料的合成方法进一步为：步骤1)中的磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭和去离子水的重量比为100∶50∶8；120。

本发明的高性能磷酸铁锂材料的合成方法进一步为：所述步骤2)的球磨过程分三个阶段完成；第一阶段，球磨速度15-20R/MIN，磨料30MIN；第二阶段，球磨速度45-60R/MIN，磨料360MIN；第三阶段，球磨速度5-8R/MIN，磨料60MIN。

本发明的高性能磷酸铁锂材料的合成方法还可为：所述步骤3)的烘干温度85℃连续烘干240MIN。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的高性能磷酸铁锂材料具有低的自放电率、高的能量密度，高的振实密度等诸多优点，且其制造过程简单，易于工业化。

【具体实施方式】

本发明为一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法，其由磷酸二氢锂以及氧化铁组成，按摩尔比计算，所述磷酸二氢锂∶氧化铁＝2.0-2.04∶1，具体的说，所述磷酸二氢锂∶氧化铁＝2∶1。

本发明的高性能磷酸铁锂材料具有规则、完整的形态、低的杂质含量、低的自放电率、高的容量、制作的电芯具有高的倍率，是一款较以往的磷酸铁锂材料更优异的材料，其在测试过程中，满电态自放电率为1.5‰每年，容量165-168mah/g，采用该材料制做的电芯，测试倍率达30C，循环过程中前1000次衰减＜2％

本发明的高性能磷酸铁锂材料可采用如下合成方法制得：

1)，采用磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭、去离子水为原料进行混合；所述磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭和去离子水的重量比为100∶50∶8；120；