[发明专利]一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法

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，尤其涉及一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法。

背景技术

锂电池作为新一代的绿色环保电源，其具有高的能量密度、高的放电平台等优点，广泛用于手机、相机、笔记本电脑等3C及电动工具电子产品。随着锂电池的技术发展，要求其具有高能量、高功率及低成本等特点。锂电池的正极材料是锂电池的重要组成部分，是锂电池性能的主要影响因数，现在商业化的正极材料主要有LiCoO₂、LiMnO₄、Li(NixCoyMnz)O₂、Li(NixCoyAlz)O₂和LiFePO₄。LiFePO₄材料在安全性能方面有明显的优势，不含贵重金属，材料易得，高温性能和循环性能明显优于其他材料，被广泛用于中大型储能电池，电动工具，汽车用动力电池等，但在实际生产过程中二价铁离子易氧化为三价铁离子，但其体积比容量偏低，LiFePO₄材料电导率低，需要提高其导电性能。

现阶段主要利用惰性气体保护，来减少二价铁离子易氧化为三价铁离子，但惰性气氛不利于生产操作，且对惰性气氛纯度要求较高，利用葡萄糖、蔗糖等对材料进行碳包覆，提高其电导性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法。

本发明实现上述目的的技术方案为：

一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：

(1)金属盐水溶性树脂混合物的制备：将锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂金属盐与水配成溶液，其总浓度控制在300-500g/L，添加剂金属盐中的金属以M表示，各金属盐配比以Li、P、Fe、M的元素摩尔比计，为(1～1.05):1:(0.95～0.98):(0.05～0.02)，然后与水溶性酚醛树脂混合，即为金属盐水溶性树脂混合物；

(2)金属盐水溶性树脂混合物的烧结：将金属盐水溶性树脂混合物放入不含氧气的惰性气氛电阻高温炉中烧结，先在150-250℃烧结2-3h后，再升温到700-900℃烧结5-12h，待炉内冷却到150-200℃取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。

进一步地，所述锂盐为氯化锂、硫酸锂、醋酸锂的一种或两种以上，所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵的一种或两种以上，所述铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁的一种或两种以上，所述添加剂金属盐为镁或铝的可溶性盐，优选为镁或铝的硫酸盐或盐酸盐。

进一步地，所述Li、P、Fe、M(Mg或Al)的元素摩尔比优选为1：1：0.98：0.02。

进一步地，所述水溶性酚醛树脂为市售，其固含量≥50％，溶水倍数要求大于3。

本发明的有益效果在于：

(1)本产品与现有的主要为固相法混合烧结的产品相比，粒度分布为单峰分布，粒度更均匀一致，振实和压实密度更高，能明显提高电池的体积比容量，其在电芯制作的涂布阶段压实密度更高，是电池的一致性更好，电池在使用过程中衰减的幅度也区域一致，从而提高了电池的安全性能和使用寿命周期。

(2)本发明结合溶液-凝胶法，利用水溶性酚醛树脂作为各反应物的溶剂、分散剂，使锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂混和更均匀，混合为分子级，相比传统的干混更充分，且混合不需研磨，同时利用其碳含量高作为包覆用碳源，在烧结过程中也能与气氛中的氧气反应，防止铁的氧化，通过控制酚醛树脂的用量来调节包覆碳的比例。

(3)相比其他磷酸铁锂生产方法，本发明的步骤更少更简单，更容易操作。

附图说明

图1为本发明的工艺流程框图。

图2为实施例2制备的成品粒度分布图。

图3为现有的固相烧结法成品粒度分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于此。

实施例1

一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：

(1)用水配置Li、P、Fe、M(Mg)的元素摩尔比为1.03：1：0.98：0.02的溶液，总浓度为400g/l，锂盐为LiCl，磷酸盐为磷酸铵，铁盐为硫酸亚铁，添加剂为硫酸镁，将上述溶液与水溶性酚醛树脂(固含量≥50％，溶水倍数≥3)按体积比1：1混合并充分搅拌。