[发明专利]一种磷酸铁锂的干法混合制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂的干法混合制备方法，包括以下步骤：1)将磷酸铁分散，用锆球砂磨至材料颗粒粒径小于等于1um后，过滤烘干，高温脱水得到脱除结晶水的纳米级磷酸铁；2)将步骤1)中得到的纳米级磷酸铁与锂源、碳源、掺杂物用混合机初步混合，得到混合物A；3)将混合物A，用气流粉碎二次混合，经压制整形，在气氛保护下通入有机化合物气体，高温烧制得到大颗粒的磷酸铁锂；4)将大颗粒磷酸铁锂气流粉碎至材料颗粒粒径小于等于4um，得到适用于水系锂离子电池工艺的磷酸铁锂。本发明制备的磷酸铁锂对磷酸铁进行纳米砂磨处理，材料混合后能达到亚微米级的均匀混合，锂离子能够更快的镶嵌入磷酸铁中，对磷酸铁锂的后续碳包覆也更为完整。

技术领域

本发明属于功能性能源材料领域，尤其是涉及一种磷酸铁锂的干法混合制备方法。

背景技术

磷酸铁锂是一种新型锂离子电池正极材料，其特点是放电容量大，价格低廉，无毒性，不造成环境污染。目前现有的橄榄石型LiFePO4作为锂离子电池正极材料,具有理论容量较高(170mAh/g)、理论循环性能高、结构稳定、环境友好、资源丰富等优点。

锂离子电池的内部材料由负极材料、电解质、隔膜和正极材料四部分共同组成，而电池内部材料的结构和性能又决定了锂离子电池的电化学性能。锂离子电池的负极材料在商业上大多数使用石墨材料，所以选择正极材料的成本对电池成本的高低有着极大的影响，而且正极材料的性能也极大影响着锂离子电池的电化学性能，如倍率性能、充放比电容量和循环性能等。

磷酸铁锂市场主要分动力市场，储能市场二部分；磷酸铁锂电池在储能市场，主要用于基站储能、数据中心储能、家庭储能、风、光发电储能等领域。是储能电池发展的主要方向，市场需求规模非常庞大。

在磷酸铁锂正极材料的生产中，需要使用有机溶剂分散物料，进行球磨或砂磨，以达到细化物料颗粒的目的。锂离子电池的制造过程中，也需要使用大量的有机溶剂，溶解粘结剂，并分散正极材料，制成浆料后，才能将正极材料涂布到铝箔上。有机溶剂的大量应用，对环境影响巨大，并隐藏着巨大的安全隐患。企业为保护环境，回收有机溶剂，又必须承担巨大的成本压力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于水系锂电池工艺、不需要使用有机溶剂、生产成本低的磷酸铁锂的干法混合制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸铁锂的干法混合制备方法，包括以下步骤：

1)将磷酸铁加入去离子水中分散，然后转入纳米砂磨机中用0.1-0.8mm锆球砂磨1-8h至材料颗粒粒径小于等于1um后，过滤后60-160℃烘干，在气氛环境下，进行400-740℃的高温脱水处理6-14h后，得到脱除结晶水的纳米级磷酸铁；

2)将步骤1)中得到的脱除结晶水的纳米级磷酸铁与锂源、碳源、掺杂物按FeP:Li:C:X＝1:0.9-1.2:0.6-1:0.001-0.008的比例，用混合机初步混合4-16h，得到磷酸铁与锂源、碳源、掺杂物的均匀混合物A；

3)将步骤2)中得到的混合物A，用气流粉碎二次混合至颗粒粒径小于等于3um后，即材料的亚微米级的均匀混合后，经压制整形，投入高温炉，在气氛保护下通入有机化合物气体，于600-900℃下烧制4-10h后，得到大颗粒的磷酸铁锂；

4)将步骤3)得到的大颗粒磷酸铁锂气流粉碎至材料颗粒粒径小于等于4um，得到适用于水系锂离子电池工艺的磷酸铁锂。

作为优选，所述步骤1)中纳米砂磨机用0.1-0.7mm锆球砂磨1-8h。

作为优选，所述步骤1)中烘干温度为60-140℃，脱水温度为450-740℃。

作为优选，所述步骤1)中气氛为干燥空气、氮气、氩气中的一种或两种或多种。