[发明专利]一种反向盐析法制备高倍率高容量低温性能优异的磷酸铁锂正极材料制备方法

说明书

本发明公开了一种反向盐析法制备高倍率高容量低温性能优异的磷酸铁锂正极材料制备方法。本发明的目的是通过一种新颖较易实现的方法合成磷酸铁锂材料，并且提高材料的电导率。（1）高压渗透；（2）循环盐析结晶；（3）压片定型；（4）高温烧结呈三维织构：将步骤（3）的材料经过600~800℃保温4~12h，整个烧结过程中，需通氮气，压力保持在0.1~1MPa。本发明的优点是:合成用的原料较少；工艺简单易操作；合成的磷酸铁锂材料在不添加其他添加剂的情况下电导率高达10^‑2s/cm；比表面积小，可达10m2/g；半电池检测，1C循环1000周，放电容量保持率为90.9%，0.2C首次放电比容量为200.2mAh/g，5C容量在125 mAh/g以上。

技术领域

本发明属于材料领域中电池正极材料，尤其涉及一种反向盐析法制备磷酸铁锂正极材料制备方法。

背景技术

锂离子电池是当今社会移动电子设备的必要电源，由正极、负极、隔膜、电解液等组成。其关键性能指标如：倍率性能和循环寿命，

由正极材料的电化学性能决定。磷酸铁锂(LiFePO₄)理论比容量为170mAh/g，放电平台为3.4V，具有良好的循环性能和热稳定性能，且其无毒、价格便宜等特点使其有望成为新一代的锂离子电池正极材料。但是这种材料也存在一些不足，阻碍了它的实际应用，一、低温性能差；二、磷酸铁锂(LiFePO₄)导电性差，

因而倍率性能不佳。为提高磷酸铁锂(LiFePO₄)的性能，可采取以下方法：a.分步混合；b. 增加反应压力。

本发明采用新型磷酸铁锂正极材料合成方法，即通过分步浸润、分散及控制反应温度和压力等方式减小磷酸铁一次颗粒之间的表面能，实现与锂源、碳源的高比例接触，从而提高磷酸铁锂材料的能量和电导率。

华东理工大学的宋兴福等人在一种氢氧化镁生产中盐析回收氯化钠的专利中也提及盐析的方法(CN201510098773)，但是这种方法与本专利的盐析方法正好为相反的过程。本专利通过盐析的方法实现可溶性物质的渗透，而不是析出。

发明内容

本发明的目的是通过一种新颖较易实现的方法合成磷酸铁锂材料，并且提高材料的电导率。采用的技术方法如下所述。

一种反向盐析法制备高倍率高容量低温性能优异的磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：制备方法如下：

(1)高压渗透：将磷酸铁与可溶性糖类混合在蒸馏水中，固含量控制在15～60％，机械混合搅拌后，微波干燥处理，控制水含量在20～35％，然后将物料在200～500℃氮气条件下，并保持0.1～1MPa压力进行烧结；

(2)循环盐析结晶：将步骤(1)中产物、可溶性锂源和可溶性糖，以去离子水为溶剂，固含量在50～90％，先在40～85℃条件下机械搅拌，通过失重法记录水的损失，计算固含量，控制固含量在50％以下，静止至浆料干燥结晶然后继续加去离子水至固含量在50～90％，反复进行盐析，直至表面分布均匀，即表面无明显晶体；

(3)压片定型：将步骤(2)中的产物再与可溶性糖类混合，以蒸馏水为溶剂，固含量控制在10～30％，机械搅拌后，微波干燥，初步干燥的材料水含量控制在10～20％，压片整体形状成椭圆形，并在表面呈锯齿状，椭圆长径在3～10cm；

(4)高温烧结呈三维织构：将步骤(3)的材料经过600～800℃保温4～12h，整个烧结过程中，需通氮气，压力保持在0.1～1MPa。

根据所述的反向盐析法制备高倍率高容量低温性能优异的磷酸铁锂正极材料的方法，步骤(1)中所述可溶性糖类为葡萄糖、蔗糖、淀粉中的一种或两种。