[发明专利]一种改变磷酸铁孔隙提升磷酸铁锂倍率的制备方法

说明书

本发明公开了一种改变磷酸铁孔隙提升磷酸铁锂倍率的制备方法，该方法通过在磷酸铁合成过程中添加有机碳源，通过有机碳源裂解氧化成CO₂和H₂O使二水磷酸铁(FePO₄·2H₂O)在高温脱水过程中，变成疏松多孔且一次颗粒小的结构，增大磷酸铁的比表面积，增加在制备磷酸铁锂时磷酸铁与碳源的充分接触，离子间能快速脱嵌，得高倍率的磷酸铁锂材料；本发明的工艺生产简单，操作便捷，易于规模化生产，所生产的高倍率磷酸铁锂能够实现5C充5C放循环500周，容量保持率80％以上。

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂的制备方法，尤其涉及一种改变磷酸铁孔隙提升磷酸铁锂倍率的制备方法。

背景技术

世界各国均在聚焦新能源汽车的发展，对于核心元器件的动力电池技术提出越来越高的要求，在满足高比容量的情况下，也要兼顾优异的倍率性能以满足各种不确定工况的要求。磷酸铁锂因其原材料来源丰富，不受重金属等元素的制约，价格低廉，寿命长，安全性能高等诸多的因素，受到了行业的青睐。随着乘用车的普及，对于快速充电的性能要求越来越急迫，开发高倍率的磷酸铁锂成为了未来的研究方向。

磷酸铁锂电池大倍率充放电，容量损失加剧，极化较大无法保持较高的能量密度。目前行业内的磷酸铁锂在倍率性方面均有一定的差距，高倍率的磷酸铁锂要求电导率高、一次颗粒小和多孔的结构，便于锂离子的快速脱嵌。在提高倍率性方面一部分的思路在于通过金属离子掺杂等加强离子之间的传输；另一部分的思路在磷酸铁锂原料的混合研磨过程中降低研磨的粒度，达到降低一次颗粒的目的，但是该方法效率低，能耗大，在研磨的后期浆料黏度增高较多，很容易堵塞研磨机的筛网，因此大规模的产业化生产困难较大。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中存在的高倍率磷酸铁锂在制备过程中，原料混合研磨的过程中因降低粒度而导致黏度增高不易制备的问题，提供一种通过改变原料磷酸铁孔隙，以达到无需机械研磨降低粒度即可提升磷酸铁锂倍率的制备方法。

技术方案：本发明的改变磷酸铁孔隙提升磷酸铁锂倍率的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将FeSO4·7H2O加水溶解，入碱性溶液除杂，得到FeSO4溶液；

(2)在FeSO4溶液中加入磷酸、双氧水、有机碳源溶液得到混合溶液a；

(3)调节混合溶液a的pH值，共沉淀反应后，进行洗涤和压滤，得滤饼；

(4)将滤饼进行干燥和过筛，得到掺杂有机碳源的FePO4·2H2O；

(5)将掺杂有机碳源的FePO4·2H2O高温脱水，得到疏松多孔的磷酸铁前驱体；

(6)将磷酸铁前驱体配以锂源、碳源、添加剂混合后研磨、喷雾干燥、焙烧、粉碎制得高倍率的磷酸铁锂材料。

优选的，步骤(1)中，所述的碱性溶液为KOH、Na2CO3或NaOH溶液。

优选的，步骤(2)中，所述的有机碳源混合液包括纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇纤维中的至少一种，所述的有机碳源混合液固体份为25％～50％；进一步的，有机碳源混合液固体份优选为，43-45％。

优选的，步骤(3)中的pH值调整范围为9～13。

优选的，步骤(5)中所述高温脱水，具体为将FePO₄·2H₂O放入到回转窑中进行高温脱水，脱水温度为550℃～700℃。

优选的，步骤(6)中的碳源为石墨烯、碳纳米管、葡萄糖、蔗糖、淀粉、麦芽糖、聚乙二醇中的至少一种。

优选的，步骤(6)中的锂源为碳酸锂和氢氧化锂的复合锂盐，其中，所述复合锂盐中，所述氢氧化锂中的锂元素占所述复合锂盐中总锂量的百分比为0-100％。