[发明专利]一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法

说明书

本发明公开一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法。将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中，然后加入磷酸锂和草酸亚铁，在砂磨机内砂磨，然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1％得到烘干料，然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒，将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合，混合时间2‑3小时，得到混合料；混合料装入匣钵中，然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结，烧结时间为13‑15小时得到烧结料；得到的烧结料经过气流破碎，然后经过混料过筛后电磁除铁，除铁物料经过真空包装得到产品。本发明本工艺流程短，降低了控制的难度，工艺简单，得到的磷酸铁锂压实密度高，电性能好。

技术领域

本发明涉及一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法，属于锂电池正极材料技术领域。

背景技术

磷酸铁锂(分子式：LiFePO₄；英文：Lithiumironphosphate；又称磷酸锂铁、锂铁磷；简称LFP)，是一种锂离子电池的正极材料。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO₄(A为碱金属，M为CoFe两者之组合：LiFeCOPO₄)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后，1997年美国德克萨斯州立大学John.B.Goodenough等研究群也接着报导了LiFePO₄的可逆性地迁入脱出锂的特性，美国与日本不约而同地发表橄榄石结构(LiMPO₄)，使得该材料受到了极大的重视，并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的LiMn₂O₄和层状结构的LiCoO₂相比，LiMPO₄的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。

随着国家对续航里程的要求越来越高，对于高压实密度的磷酸铁锂的需求越来越多，要求磷酸铁锂的压实为2.4g/mL以上，甚至到2.42g/mL以上,目前常规的处理方案为升高温度、降低碳含量和增大一次粒径，但是以上处理方法均会降低克容量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法，通过纳米碳化物的添加，如纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒的掺杂，可以实现磷酸铁锂的导电性好，同时又避免了因为碳的掺杂而导致的比表面积大以及压实密度低的缺点，同时又不降低磷酸铁锂的容量，磷酸铁锂包覆碳化钛的的结构，即实现了磷酸铁锂颗粒内部导电性的提升，又可以提升材料的稳定性，本工艺采用亚铁盐来制备磷酸铁锂，避免添加还原剂而导致被还原成铁单质的风险，同时也降低了成本。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法，其为以下步骤：

(1)将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中，然后加入磷酸锂和草酸亚铁，在砂磨机内砂磨至粒度为0.7-1微米，然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1％得到烘干料，然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒，将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合，混合时间2-3小时，得到混合料；

(2)将步骤(1)得到的混合料装入匣钵中，然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结，烧结时间为13-15小时得到烧结料，烧结分为20个温区，其中前7个温区为升温区，中间8个温区为保温区，后面5个温区为降温区，升温区每个温区依次升高100-105℃，保温区温度恒定，保温区的温度为740-750℃，降温区每个温区依次降低135-140℃，保证出料温度＜45℃；

(3)将步骤(2)中得到的烧结料经过气流破碎，破碎至物料粒径为1-1.2微米，然后经过混料过筛后电磁除铁，除铁物料经过真空包装得到产品。