[发明专利]一种铁酸锂材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电化学领域，公开了一种铁酸锂材料及其制备方法。所述方法包括：(1)将铁源、锂源、碳源和去离子水混合，得到混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液进行研磨，使得混合液中固体颗粒的粒度为0.4μm以下；(3)将研磨之后的混合液进行喷雾干燥，得到铁酸锂前驱体；(4)将所述铁酸锂前驱体进行烧结、粉碎，得到铁酸锂材料；其中，所述碳源的用量使得所制备的铁酸锂材料中表面碳包覆层的含量为0.5‑15重量％；所述锂源与所述铁源中Li/Fe的摩尔比为(5‑25)：1。本发明所制备的铁酸锂材料具有较好的不可逆性以及较好的容量发挥，从而可以提高电池的能量密度。

技术领域

本发明涉及电化学领域，具体涉及一种铁酸锂材料及其制备方法。

背景技术

随着市场的发展，材料、电池技术的不断提升，终端企业对锂离子电池能量密度的要求也在不断提高。目前，常见的提升锂离子电池能量密度的方法包括使用高比容量的高镍三元材料作为正极材料、使用比容量更高的硅基作为负极材料、提升正极材料的工作电压和材料的压实密度等。

然而，锂离子电池在首次充放电过程中伴随着正极材料的结构变化、活性物质脱落、固态电解质界面膜的生成等，都会使得电池的可逆容量以及首次效率下降，导致电池能量密度下降。

铁酸锂(Li₅FeO₄)材料具有反萤石结构，且每份Li₅FeO₄材料中含有五份锂，使其理论比容量高达867mAh/g，且Li₅FeO₄材料工作电压适中，并具有较好的不可逆性，在首次充放电后即可生成惰性物质，不参与后续的电化学过程，使其能够用于解决首次充放电造成的电池可逆容量以及首次效率下降的问题。

然而，Li₅FeO₄材料在制备过程中容易得到多种晶型混合的材料(Li₅Fe₅O₈、LiFeO₂、Li₅FeO₄)，影响材料的充放电性能，且其容量发挥也是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的难以制备单一晶型的Li₅FeO₄材料，提供了一种Li₅FeO₄材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种Li₅FeO₄材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将铁源、锂源、碳源和去离子水混合，得到混合液；

(2)将步骤(1)得到的混合液进行研磨，使得混合液中固体颗粒的粒度为0.4μm以下；

(3)将研磨之后的混合液进行喷雾干燥，得到Li₅FeO₄前驱体；

(4)将所述Li₅FeO₄前驱体进行烧结、粉碎，得到Li₅FeO₄材料；

其中，所述碳源的用量使得所制备的Li₅FeO₄材料中表面碳包覆层的含量为0.5-15重量％；

优选的，所述锂源与所述铁源中Li/Fe的摩尔比为(5-25)：1。

进一步优选的，所述锂源与所述铁源中Li/Fe的摩尔比为(6-12)：1。

优选的，在步骤(1)中，所述铁源为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeOOH、硝酸铁和柠檬酸铁中的至少一种。