[发明专利]一种高压实磷酸铁锂正极材料及其水热法制备方法

说明书

本发明提供一种高压实磷酸铁锂正极材料及其水热法制备方法，其步骤如下先将还原表活剂和溶剂加入容器中，再加入锂源、铁源和添加剂，搅拌均匀得固含量为20‑70%的混合液；将混合液加热进行水热反应；对水热反应物进行抽滤、清洗后，烘干得到纳米级、均匀规则的磷酸铁锂颗粒；在磷酸铁锂颗粒中加入碳源混合均匀；置于惰性气体中于煅烧处理，冷却后即得到高压实磷酸铁锂正极材料。本申请中由于加入了还原表活剂，使水热法制成的磷酸铁锂颗粒的粒径为200‑300nm、且颗粒分布均匀规则，然后煅烧处理后粒径仅为200‑600nm，其符合锂电池正极材料的要求，无需对其再进行分级破碎处理，从而节省了时间、成本。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种高压实磷酸铁锂正极材料及其水热法制备方法。

背景技术

磷酸铁锂正极材料以其充放电效率高、循环稳定性好、电池耐用、安全性高、价格便宜、资源丰富等倍受重视，并得到广泛研究和应用，但由于其电导率及压实密度的问题，又极大地限制了磷酸铁锂正极材料的应用。目前，针对电导率问题，通过碳包覆以及各种掺杂均达到提高电导率。其中压实密度作为衡量正极材料能量密度的重要参数，所以提升磷酸铁锂的压实密度尤为重要。

磷酸铁锂常用生产方法有高温固相法、碳热还原法、共沉淀法、水热合成法等，其中现有水热合成是先将铁源、锂源、磷源混合于溶剂中，然后通过水热反应一步制得磷酸铁锂碳包覆粉末；或者再经过二次碳包覆高温处理或者多次多段高温处理得到磷酸铁锂。虽然其制得的碳包覆磷酸铁锂的低温、倍率、循环性能都较好，但对磷酸铁锂压实密度未见有效提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压实磷酸铁锂正极材料及其水热法制备方法。

具体技术方案如下：

一种高压实磷酸铁锂正极材料的水热法制备方法，其步骤如下：

(1)先将还原表活剂和溶剂按体积比1：(1-6)加入容器中，再加入锂源、铁源和添加剂，搅拌均匀得固含量为20-70％的混合液；

(2)将混合液加热至160-220℃进行水热反应6h-12h，反应结束后自然降温；

(3)对水热反应物进行抽滤、清洗后，烘干得到纳米级、均匀规则的磷酸铁锂颗粒；

(4)在步骤(3)得到的磷酸铁锂颗粒中加入占磷酸铁锂颗粒质量2-6％的碳源混合均匀；

(5)将混合物料置于惰性气体中于200-600℃煅烧处理2-5h，冷却后即得到高压实磷酸铁锂正极材料。

进一步方案，步骤(1)中所述锂源和铁源是按锂、铁元素摩尔比为1.01-1.1进行加入的；所述添加剂的加入量为铁源质量的0.05-3％。

进一步方案，步骤(1)中所述铁源优选为无水磷酸铁或含水磷酸铁；所述锂源优选为氢氧化锂或醋酸锂，其他本领域常规的铁源、锂源也可。

进一步方案，所述添加剂为二氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、五氧化二铌中的至少一种。

进一步方案，所述溶剂为纯水或乙醇。

进一步方案，所述还原表活剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中的至少一种。

进一步方案，步骤(3)中所述的清洗是指依次用去离子水、酒精对水热反应物进行至少三次清洗；所述烘干是指置于真空干燥箱中以70-100℃烘干；磷酸铁锂颗粒的粒径为200-300nm。

进一步方案，步骤(4)中所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、淀粉、柠檬酸、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

本发明的另一个发明目的是提供上述方法所制备的高压实磷酸铁锂正极材料，其粒径为200-600nm。