[发明专利]一种磷酸铁锂表面均匀碳包覆的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，特别是涉及一种磷酸铁锂表面均匀碳包覆 的方法。

背景技术

目前，锂离子电池具有电压高、能量密度大、循环寿命长，工作温度范围宽、无污染 等优点，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应 用前景。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分，常用的正极材料有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、 LiFePO₄。LiCoO₂是大规模商品化的正极材料，综合性能较好，但其存在价格昂贵、毒性较 大的缺点。尖晶石结构的LiMn₂O₄成本低、安全性好，但是循环性能较差。而橄榄石结构 的磷酸铁锂具有比容量高、良好的安全性能、优异的循环性能、原材料丰富和无污染等优 点，已成为研究热点。

但是LFP存在两个明显的缺点：一是LiFePO₄的离子传导率和电子电导率均偏低，其 中电子电导率Se为10^-9s/cm，而离子传导率Si为10^-11s/cm，二者直接导致电极传输率Sw 低(Sw＝Se×Si/Se+Si)，导致高倍率性能差；二是振实密度低，因而它的体积比容量小。 此外，LiFePO₄的低温性能极差，以上缺点严重影响了这一材料的应用。

针对上述缺点，目前国内外研究采用的改进措施主要有：(1)掺杂或表面包覆提高 材料的电导率；(2)细化晶粒，合成小粒径的LiFePO₄，以缩短锂离子扩散路径进而提高 电导率；(3)合成具有球形形貌结构且具有合理粒度分布的颗粒提高材料的堆积密度， 以提高材料的体积比容量。

专利CN101478045A公开了一种高振实密度磷酸铁锂的制备方法，该方法第一步采用 软化学方法合成亚微米级磷酸铁锂粉末，第二步将所得磷酸铁锂粉末高速搅拌并同时喷入 高分子聚合物溶液或液态石蜡、葡萄糖、蔗糖进行造粒，然后烧结处理，得到粒径在5-15 微米，振实密度1.5g/cm³的磷酸铁锂材料。该方法利用喷雾干燥进行碳包覆和造粒，能 够实现碳层的均匀包覆以及颗粒的球形化进而提高材料的振实密度，但是该方法合成的材 料粒径太大不利于材料电性能的发挥，同时该方法合成过程中需要进行两次烧结处理，工 艺耗时过长，能耗高，不利于工业化稳定生产。

专利CN101944601B公开了一种纳米磷酸铁锂均匀碳包覆的方法，该法将纳米碳包覆 在颗粒的表面然后球磨破碎成纳米级的烧结前驱体进行后续的烧结处理。实际上，该法即 使使用纳米碳也无法实现将碳均匀的包覆在颗粒的表面。其次，该法进行碳包覆后又进行 了破碎处理以期获得纳米级别的烧结前驱体，而这又势必破坏了碳在颗粒表面的包覆均匀 性，同时破碎过程破坏了材料的形貌结构，从根本上决定了其导电性能较差。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种磷酸铁锂表面均匀碳包覆的方 法。

本发明的目的是解决功率线正端电流采样电路输出特性与电路复杂度两者之间的矛 盾问题，提供一种具有工艺稳定，成本低廉，安全环保，材料一致性高，性能优良，有机 碳源利用率高，能实现在磷酸铁锂颗粒表面形成均匀碳包覆，材料的体积比能量高等特点 的磷酸铁锂表面均匀碳包覆的方法。

本发明磷酸铁锂表面均匀碳包覆的方法所采取的技术方案是：

一种磷酸铁锂表面均匀碳包覆的方法，其特征是：磷酸铁锂表面均匀碳包覆的方法 包括以下工艺步骤：

⑴乳液的配制：按质量比1:1-1.5:1的比例将有机碳源与水配制成水溶液，加热至 50-100℃，加入有机碳源质量0.5％-8％的添加剂，搅拌5-60min形成乳液；

⑵磷酸铁颗粒表面有机碳源包覆：将球形磷酸铁加入到乳液中，搅拌混合0.5-8h得 到流变体，在闪蒸干燥机中进行干燥，得到具有有机碳源包覆层的磷酸铁粉末；