[发明专利]一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法，组成原料以重量百分比计包括：钴酸锂14％‑16％、锰酸锂11％‑13％、磷酸铁锂33％‑42％、磷酸二氢铵8％‑11％、纳米二氧化硅5％‑6％、氧化钯1.5％‑2.0％、氮化铝3.5％‑4.0％、去离子水余量；本发明在原料中加入纳米二氧化硅、氧化钯、氮化铝，经过一次研磨、煅烧、二次研磨等方式添加，具有掺杂均匀、一致性强等优势，有效提高正极材料的克容量和压实密度，从而显著改善磷酸铁锂电池的循环性能以及使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种电池材料的制备方法，具体涉及一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法。

背景技术

电池领域也在不断的发展，锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。其中磷酸铁锂材料由于安全性高、成本较低，被广泛应用。但磷酸铁锂材料存在室温电导率低，放电电压低等缺点，这些都制约了自身的进一步应用；随着市场对电动汽车续航里程要求的提高，对所配锂离子电池模块或锂离子电池则要求具有更高的能量密度，因此，磷酸铁锂材料的能量密度亟待提高。提高能量密度的方法可以从提高材料的克容量和材料压实密度两方面入手，目前提高材料克容量的方法主要通过掺杂技术、包覆技术等提高材料的首次效率及克容量发挥。而掺杂技术往往通过掺杂金属元素，如钛化合物、锰化合物等来提高克容量。

目前，现有的技术由于金属元素的掺杂是通过砂磨机固相研磨实现，存在掺杂不均匀、一致性差等问题，限制了掺杂技术提高磷酸铁锂材料能量密度的效果。

发明内容

为了提高磷酸铁锂电池的性能，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

磷酸铁锂复合正极材料，组成原料以重量百分比计包括：钴酸锂14％-16％、锰酸锂11％-13％、磷酸铁锂33％-42％、磷酸二氢铵8％-11％、纳米二氧化硅5％-6％、氧化钯1.5％-2.0％、氮化铝3.5％-4.0％、去离子水余量，以上组分质量百分比之和为100％。

磷酸铁锂复合正极材料，组成原料以重量百分比计包括：钴酸锂15％、锰酸锂12％、磷酸铁锂37％、磷酸二氢铵10％、纳米二氧化硅5.5％、氧化钯1.8％、氮化铝3.6％、去离子水余量，以上组分质量百分比之和为100％。

磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，具体包括以下内容：

(1)按组成原料的重量百分比称取纳米二氧化硅、氧化钯、氮化铝，以去离子水作为研磨液，球磨混合2-3h，获得混合物，待用；

(2)取上述混合物进行煅烧处理8-10h，所述的煅烧温度为630℃-670℃，煅烧置于惰性气体保护环境下进行，煅烧完成后自然冷却进行二次研磨，所述的研磨介质采用无水乙醇，研磨8-10小时，控制混合料粒径为50-100μm；

(3)取钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸二氢铵加入到去离子水中，超声分散，然后加入上述步骤(2)研磨后混合料，搅拌，在20000-30000Hz条件下微波50-60min；再置于650-700℃中烧结10-12h，烧结完成后取出冷却；

(4)将上述烧结后的复合正极材料用去离子水清洗3-5遍，干燥，即得。

所述的惰性气体采用氩气或氮气。

所述的步骤(3)超声分散功率为400-500W，超声分数时间为30min。

所述的步骤(4)干燥采用低温干燥法，温度为55℃-60℃，时间为3-4h。

本发明的有益效果：