[发明专利]球形水合磷酸铁盐晶体及其制备方法和磷酸铁锂以及电池正极材料和锂离子电池

说明书

本发明涉及电池材料领域，公开了球形水合磷酸铁盐晶体及其制备方法和磷酸铁锂以及电池正极材料和锂离子电池。该方法包括：将络合剂、含有铁盐的溶液和含有磷酸根的溶液混合，将得到的混合液与氨水溶液在第一反应容器中进行接触，将得到的含有沉淀的溶液溢流到第二反应容器中进行陈化，对陈化后得到的固液混合物进行过滤洗涤后得到固体物料进行烘干。该方法得到的球形水合磷酸铁盐晶体的粒径为5‑10μm，振实密度大于等于1g/cm³，使用本发明球形水合磷酸铁盐制备的锂离子电池正极材料磷酸铁锂，磷酸铁锂的压实密度大于等于2.5g/cm³，使得电池的电化学性能优良。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种球形水合磷酸铁盐晶体及其制备方法和磷酸铁锂以及电池正极材料和锂离子电池。

背景技术

橄榄石型的LiFePO₄具有优良的电化学性能，适合作为锂离子二次电池的正极材料，其具有比容量高(170mAh/g)，循环性能优良，高温充放电性能好，原材料来源广泛，无环境污染，材料的热稳定性好，所制备电池的安全性能突出等优点，使其在各种可移动电源领域，特别是在电动车动力电池领域有着极大的市场前景。

目前，制备LiFePO₄常用草酸亚铁作为铁源，磷酸二氢铵作为磷源，碳酸锂作为锂源。用该方法制备LiFePO₄时，合成工艺复杂、控制因素较多、产率较低且生产的LiFePO₄的成本较高，而且现有技术得到的LiFePO₄的压实密度偏低，影响电池性能。

因此，本领域亟需解决磷酸铁锂电池制备中，原料水合磷酸铁盐晶体振实密度低的问题，从而提高LiFePO₄的压实密度。

发明内容

本发明的目的是为了解决磷酸铁锂电池制备原料水合磷酸铁盐晶体的振实密度低的问题，提供了球形水合磷酸铁盐晶体及其制备方法，该方法工艺简单、容易实现工业化生产，并且利用这种球形水合磷酸铁盐晶体为磷酸铁原料制备的磷酸铁锂，以及利用得到的磷酸铁锂制备成电池正极材料和锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供球形水合磷酸铁盐晶体制备方法，该方法包括：将络合剂、含有铁盐的溶液和含有磷酸根的溶液混合，将得到的混合液与氨水溶液在第一反应容器中进行接触，将得到的含有沉淀的溶液溢流到第二反应容器中进行陈化，对陈化后得到的固液混合物进行过滤洗涤后得到固体物料进行烘干。

本发明第二方面提供由本发明的制备方法制备得到的球形水合磷酸铁盐晶体。

本发明第三方面提供一种磷酸铁锂，其中，所述磷酸铁锂由含有磷酸铁的原料制成，所述磷酸铁为本发明的球形水合磷酸铁盐晶体。

本发明第四方面提供一种电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的活性成分为所述球形水合磷酸铁盐晶体制备的磷酸铁锂。

本发明第五方面提供一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极活性成分为所述球形水合磷酸铁盐晶体制备的磷酸铁锂组成。

通过上述技术方案，采用控制结晶的沉淀工艺制备球形水合磷酸铁盐晶体，可有效的控制球形水合磷酸铁盐晶体的平均粒径为5-10μm，振实密度大于等于1g/cm³，使用本发明球形水合磷酸铁盐制备的锂离子电池正极材料磷酸铁锂，磷酸铁锂的压实密度大于等于2.5g/cm³，使得电池电化学性能优良。

附图说明

图1是本发明的球形水合磷酸铁盐晶体的SEM图。

具体实施方式