[发明专利]一种锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高、自放电小、安全环保等优势牢牢占据着消费电子产品市场。近年，随着电动汽车、储能领域的兴起，单一的钴酸锂(LiCoO₂)电池已难以满足市场需求。磷酸亚铁锂(LiFePO₄)正极材料以其主元素储量丰富、价格低廉、安全性高等优势，成为近年来的研究热点并成功应用在电动汽车中。

LiFePO₄(LFP)的合成通常需要磷源、铁源、锂源以一定比例混合、研磨、烧结，包含复杂的物理化学过程。其产业化合成工艺主要包括铁红、草铁、磷铁三种。第一种工艺铁源采用氧化铁(Fe₂O₃)，锂源与磷源可以共同为磷酸二氢锂(LiH₂PO₄)或是分别为碳酸锂(Li₂CO₃)和磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)；第二种工艺铁源为草酸铁(Fe₂(C₂O₄)₃)，锂源与磷源选择与铁红工艺相同；第三种工艺铁源、磷源同为磷酸铁(FePO₄)、锂源采用碳酸锂(Li₂CO₃)。因为铁红具有较强磁性，由于反应不够彻底等因素第一种工艺生产出的LFP磁性通常较强，不利于电池存储以及循环性能；LiH₂PO₄的纯度通常较低，因此第一、第二种工艺的锂源、磷源首选分开，采用Li₂CO₃和NH₄H₂PO₄，NH₄H₂PO₄烧结过程会产生大量氨气，造成严重的环境污染，因此现有技术多采用磷铁工艺。

如申请号为200910066481.5的发明专利公开了一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂/碳复合物的制备方法，其方案是：用氢氧化氧铁为铁源，再和锂盐、磷盐按照Li:Fe:P＝(0.9-1.1):1:1的计量比混合，加入碳源后以乙醇或丙醇或水为球磨介质进行球磨2-24小时，得到的混合物经干燥后，在保护气氛中以400-800℃高温烧结2-24小时，得到最终产物磷酸亚铁锂/碳复合物。

又如申请号为201010288662.5的发明专利公开了一种锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的制备方法，其技术方案是：1)将锂源、铁源和磷源按照Li:Fe:P元素的摩尔比1.02～1.05:1～1.02:1均匀混合，再将所得混合物与碳源按质量比10:0.3～1.9均匀混合；2)以去离子水或去离子水和乙醇按任意比例的混合液作为溶剂，将溶剂加到步骤1)制得的含碳源的混合物中，溶剂和含碳源混合物的质量比为1～3:1，球磨2～5h后干燥，得前驱体；3)前驱体在保护气氛中，先300～400℃预烧3～5h，然后在500-800℃煅烧4～10h后随炉冷却，得LiFePO₄/C。

又如申请号为201010277095.3的发明专利公开了一种锂电池正极材料磷酸铁锂材料的制备方法，其技术方案是：1)将锂源、铁源、磷源和碳源在溶剂中混合研磨后干燥得到前驱物，然后在保护气氛下烧结得到磷酸铁锂中间体；2)将上述得到的磷酸铁锂中间体研磨粉碎、过筛后得到磷酸铁锂材料。

又如申请号为201010622972.6的发明专利公开了一种锂电正极材料的制备方法，将Li:Fe:P摩尔比为(1-1.04):1:1的锂源、铁源和磷源以及占混合物总量1-10％的有机碳源，以分散剂混合均匀，在惰性气氛保护下升温到300-400℃进行一次烧结，然后加入占总量1-10％的碳源，升温至650-950℃进行二次烧结即得。