[发明专利]磷酸铁锂的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，具体的说是一种磷酸铁锂的生产方法。

背景技术

为了满足社会对动力电池，电动汽车和各种便携式电器，以及对新型化学电源的要求，锂离子电池的需求日益增加。目前，锂离子电池正极材料中由于钴酸锂的毒性，锰酸锂的循环性能和高温性能差，镍酸锂制备困难等原因，使得这些材料的应用受到了很大限制。而具有橄榄石结构的磷酸铁锂是一类很优异的新型锂离子电池正极材料。其理论比容量达170mAh/g，3.4V左右的充放电电压平台，具有资源丰富，环境友好，使用寿命长，热稳定性能好等优点，引起人们广泛的关注，磷酸铁锂被认为是替代钴酸锂的首选材料，也是目前锂离子电池正极材料的研究热点之一。但是，磷酸铁锂正极材料的电导率很差，电克容量小于125mAh/g，生产出来的电池稳定性能差，使用半电池组装成纽扣式电池在0.5C的倍率下对该电池进行充放电测试，平均放电质量比容量小于125mAh/g，严重制约了它的大规模应用。为此，研究者在提高它的电导率和加快锂离子的传输速度方面做了很大的努力，如包覆碳，添加导电聚合物，掺杂超价金属离子，合成更小粒径的材料等。通过先制备特殊形貌的磷酸铁，再通过某种途径合成磷酸铁锂也是目前研究的一个热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种产品质量及性能稳定的磷酸铁锂的生产方法。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种磷酸铁锂的生产方法，它包括下列步骤：

⑴以重量计，按磷酸铁：碳酸锂：硝酸银：去离子水＝1.0：0.2～0.22：0.001～0.002：0.5～0.6的比例将上述原料加入到球磨机中球磨3小时～4小时，使物料充分混匀；

⑵球磨后的物料经板框过滤机过滤去除混匀母液，得滤渣送入干燥机中干燥；

⑶干燥后的滤渣送入煅烧炉中在惰性氛围下还原煅烧，首先在300℃～500℃下煅烧3小时～4小时，然后升温至750℃再煅烧8小时～10小时，冷却后再用去离子水洗涤，直至Ph值为7.0中性，将过量的氢氧化锂洗涤尽；

⑷将上步得到的物料干燥后，送入气流粉碎机中粉碎，直至物料粒度达到纳米级，得到以氧化银为导电剂的磷酸铁锂。

本发明在步骤⑴中所述的磷酸铁为二水磷酸铁，三价铁含量≥29.70﹪，振实密度为1.13 g/cm³～1.59g/cm³，Fe:P＝0.99：1，粒度形貌呈类球形，粒度分布范围在0.1μm ～10μm，3μm≤D50≤5μm，最大粒度不大于10μm，其硫酸盐、钙、镁、钠、钾、铜、镍、镉、铅、锌、铬、氯的浓度均小于10ppm。

本发明在步骤⑴中所述的碳酸锂为电池级碳酸锂。

本发明在步骤⑵中，干燥温度105℃～110℃，将滤渣干燥至含水率为0.5﹪～1.0﹪。

本发明在步骤⑶中，惰性气体为氮含量为99.99﹪的氮气，还原剂为城市管道煤气或有机糖类。

本发明在步骤⑷中，干燥温度105℃～110℃，将物料干燥至含水率为0.5﹪～1.0﹪。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，方法简单可行，合成的磷酸铁锂为纯相，具有良好的电化学性能，质量稳定，电克容量大于150mAh/g以上，振实密度为1.65 g/cm³～1.70 g/cm³，使用半电池组装成纽扣式电池在0.5C的倍率下对该电池进行充放电测试，平均放电质量比容量大于150mAh/g，首次充电比容量大于160 mAh/g，首次放电比容量大于150 mAh/g，循环库伦效率大于95.0﹪，充电恒流比大于98﹪，放电中值电压大于3.4V，100次循环后容量保持率大于97.0﹪。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

⑴以重量计，按磷酸铁：碳酸锂：硝酸银：去离子水＝1.0：0.2～0.22：0.001～0.002：0.5～0.6的比例将上述原料加入到球磨机中球磨3小时～4小时，使物料充分混匀；

本实施例分别取磷酸铁：碳酸锂：硝酸银：去离子水＝18千克：3.6千克：0.018千克：9千克加入到球磨机中球磨4小时，使物料充分混匀。