[发明专利]一种利用不合格磷酸铁锂正极材料制备高电化学活性磷酸铁锂正极材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用不合格磷酸铁锂正极材料制备高电化学活性磷酸铁锂正极材料的方法,采用不合格磷酸铁锂正极材料为原料，经水热重结晶法纯化而成。本发明采用水热重结晶法合成工艺，变废为高附加值的高电化学活性的磷酸铁锂正极材料；本发明制备的产品物理性能及电化学性能经多次检测，已达到先进水平；本发明重结晶工艺流程简单、过程控制参数温和易控、适于大规模工业化生产，在锂离子电池领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种利用不合格磷酸铁锂正极材料制备高电化学活性磷酸铁锂正极材料的方法。

背景技术

橄榄石型LiFePO₄因其安全性突出、价格低廉、绿色环保、循环性能优良等优点使其在移动电源领域，特别是电动车所需要的大型动力电源以及静态储能领域有着极大地市场前景，已成为目前走向大规模产业化的一种重要的锂电正极材料。

通过碳包覆、纳米化和体相掺杂等技术已大幅度提升了LiFePO₄正极材料的电子电导率和离子扩散速率，提高了LiFePO₄的高低温性能，倍率性能等电化学性能，目前，磷酸铁锂正极材料已经处于工业化阶段。然而，限制其规模化应用的主要障碍在于制备工艺技术的成本、产品的稳定性和一致性。国内生产磷酸铁锂材料的企业众多，不过大部分企业生产出来产品的电化学活性与国际上知名企业的产品还有较大的差距，即便价格是国际磷酸铁锂价格的30%也没有较好的销售量，主要原因在于锂电池对正极材料磷酸铁锂的要求是十分苛刻的，大量国产磷酸铁锂放在库房，不仅影响企业的发展而且对锂资源来说是一种极大的浪费。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用不合格磷酸铁锂正极材料制备高电化学活性磷酸铁锂正极材料的方法。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：一种利用不合格磷酸铁锂正极材料制备高电化学活性磷酸铁锂正极材料的方法,采用不合格磷酸铁锂正极材料为原料，经水热重结晶法纯化而成。

具体地，上述方法包括以下步骤：

（1）将不合格磷酸铁锂正极材料分散在水溶液中，加酸溶解，并控制pH，过滤分离没有溶解的碳，得到磷酸铁锂水溶液；

（2）添加碱性物质，调节磷酸铁锂水溶液的pH为4.5～7.2；

（3）将上述溶液转移至水热重结晶装置中，密闭装置，用惰性气体置换空气，惰性气体为N₂或Ar；可以采用抽真空至真空度-0.095，通入氮气或氩气至常压即可，反复三次；

（4）快速升温，控制超临界水热重结晶温度在180～220℃，维持重结晶时间3～10小时；

（5）反应结束后，自然冷却降温至常温，悬浮液进行过滤分离、洗涤和干燥得到高电化学活性的磷酸铁锂产品；

（6）磷酸铁锂与碳源，在乙醇溶剂的存在下，高能球磨机混合均匀，料浆蒸发脱除水分后，在650～750℃下，惰性气体保护下进行碳包覆，热处理时间为1～5小时，得到高电化学活性的碳包覆磷酸铁锂。

其中，所述步骤（1）中磷酸铁锂溶液浓度为0.1mol/L～1mol/L。

其中，所述步骤（1）中磷酸铁锂溶液pH值为1～3。

其中，所述步骤（1）中酸为硫酸、磷酸，硝酸，氢氟酸的一种或几种的混合物。

其中，所述步骤（2）中碱性物质为氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化锂，氨水的一种或几种的混合物。

其中，高电化学活性磷酸铁锂正极材料的0.1C放电容量≥155mAh/g，1C放电容量≥145mAh/g，10C放电容量≥115mAh/g，20C放电容量≥100mAh/g。

有益效果：本发明与传统技术相比，具有以下优点：