[发明专利]一种制备磷酸铁锂和正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源材料制备领域，具体地，涉及一种制备磷酸铁锂和正 极材料的方法。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、寿命 长、自放电小、无记忆效应和工作温度范围宽等众多优点，在小型移动能源 领域，例如手机、数码相机等，以及大型移动能源领域，例如插电式混合动 力车、纯电动车等，以及固定能源领域，例如储能电站、UPS等，都有着广 泛的应用和应用前景。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分，其性能在很大程度上决定了电 池的综合性能，正极材料研究和改进是锂离子电池发展的核心之一。常用的 正极材料有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄以及它们的衍生材料。层 状结构LiCoO₂、LiNiO₂或者它们的衍生物已经或者大规模商品化应用，综 合性能较好，但其存在价格昂贵、毒性大、热稳定性低、原料基础储量低等 缺点。尖晶石结构的LiMn₂O₄成本低，安全性好，但由于受Mn溶出的影响， 循环性能特别是高温循环性能较差。总体而言，橄榄石结构的磷酸铁锂 (LiFePO₄)正极材料已成为国内外的研究热点。

在各种制备磷酸铁锂的方法中，以正磷酸铁(FePO₄·xH₂O)作为前躯体 的方法具有目标产物比容量高、纯度高和倍率低温性能好等优势。但是现有 的用正磷酸铁合成磷酸铁锂的工艺一般是将二水的磷酸铁经过高温分解后， 得到无水磷酸铁，然后与碳酸锂和葡萄糖混合后，经过高温烧结后，得到磷 酸铁锂。此工艺比较复杂，能耗也高，得到的磷酸铁锂一次颗粒大，比表面 积小，不利于磷酸铁锂的大倍率放电和低温放电。

发明内容

本发明的目的是克服现有工艺流程复杂，能耗高，得到的磷酸铁锂颗粒 大，比表面积小，不利于磷酸铁锂的大倍率放电和低温放电的缺陷，提供一 种合成比表面积大、大倍率放电与低温放电性能好的磷酸铁锂的方法。

因此，第一方面，本发明提供了一种制备磷酸铁锂的方法，该方法包括 以下步骤：在添加剂的存在下，将含有FePO₄、锂源和碳源的原料进行烧结， 所述添加剂为在小于等于烧结的温度下能够分解为气体的物质。

第二方面，本发明提供了一种制备正极材料的方法，该方法包括：按照 本发明方法制备磷酸铁锂，并将获得的磷酸铁锂与导电剂混合。

根据本发明得到的磷酸铁锂具有比表面积大、大倍率放电与低温放电性 能好的优点。此外，在使用FePO₄·xH₂O作为原料时，也可以一步合成磷 酸铁锂，无需事先分解结晶水，简化了磷酸铁锂的合成工艺，降低了合成过 程中的能耗。特别地，根据本发明优选实施方式得到的磷酸铁锂的比表面积 可大于20m²/g。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这 些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各 个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点 值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视 为在本文中具体公开。

本发明中，在未作相反说明的情况下，涉及的FePO₄、锂源、碳源和添 加剂的重量均以干基计；使用的术语“克比容量”是指单位质量的电池活性 材料能够放出的总电量，其值越大，说明电池材料能够储存的电量越大。

根据本发明提供的制备磷酸铁锂的方法包括以下步骤：在添加剂的存在 下，将含有FePO₄、锂源和碳源的原料进行烧结，其中，所述添加剂为在小 于等于烧结的温度下(如300℃以下或100-300℃)能够分解为气体的物质。