[发明专利]一种磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域。所述方法包括：将锂源、铁源、磷源和碳源与去离子水混合形成第一溶液，将分散剂与去离子水混合形成第二溶液，将所述第一溶液与所述第二溶液混合形成第一混合物；在所述第一混合物中加入改性剂，形成配混溶液；砂磨所述配混溶液，形成浆料；干燥所述浆料，得到前驱体；烧结所述前驱体，得到磷酸铁锂正极材料。在本发明中，采用固相法合成磷酸铁锂正极材料，周期短、工艺简单，有助于磷酸铁锂正极材料产业化的大规模应用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种磷酸铁锂正极材料的制备方法。

背景技术

动力锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料的性能。在已研发正极材料中，磷酸盐型化合物(LiyMx(PO₄)z)由于具有很好的安全性和良好的嵌/脱锂性质，成为最具市场前景的动力锂离子电池的正极材料。其中以LiFePO₄材料最受关注，也是人们研究的热点。相比三元材料，LiFePO₄材料具有原材料资源丰富、环境友好、循环寿命长、安全性能优异等优点，但是固有的低电子电导率和锂离子电导率使得其存在放电电压低、大电流充放电性能差、低温充放电困难等问题，限制了LiFePO₄材料获得更广泛的应用。

目前对于LiFePO₄的产业化提升：一方面主要集中在进一步提升磷酸铁锂正极材料的能量密度：例如掺杂(高导电剂包覆、阴阳离子掺杂)、工艺优化等进而改善磷酸铁锂的电化学性能；另一方面是通过合成方法的优化来降低产业化生产的成本，进一步发挥磷酸铁锂在工业化生产过程中的成本优势。

吉首大学燃烧法制备LiFePO4及其燃烧机制中通过低温溶胶凝胶-自蔓延燃烧法制备磷酸铁锂正极材料，在一定程度上制备出合格的磷酸铁锂并解释了自蔓延燃烧法的作用机理，但是所采用的溶胶-凝胶法生产周期长、且成本较高。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法。所述方法包括：

将锂源、铁源、磷源和碳源与去离子水混合形成第一溶液，将分散剂与去离子水混合形成第二溶液，

将所述第一溶液与所述第二溶液混合形成第一混合物；

在所述第一混合物中加入改性剂，形成配混溶液；

砂磨所述配混溶液，形成浆料；

干燥所述浆料，得到前驱体；

烧结所述前驱体，得到磷酸铁锂正极材料。

进一步地，所述配混溶液中，按照锂元素、铁元素和磷元素的摩尔比计，所述锂源、所述铁源和所述磷源摩尔比为0.95～1.05:0.01～0.1：0.9～1.0，

所述碳源用量占所述配混溶液总质量5％～10％，所述分散剂用量占所述配混溶液总质量的1％～1.5％；所述改性剂用量占所述配混溶液总质量的0.71％～2.13％。

进一步地，所述浆料中浆料固含量为38％～48％。

进一步地，所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂和硝酸锂中的至少一种；

所述铁源选自磷酸铁、二茂铁、普鲁士蓝和草酸亚铁中的至少一种；

所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸铁和磷酸中的至少一种；

所述碳源选自葡萄糖、蔗糖和酚醛树脂中的至少一种；

所述分散剂选自柠檬酸、甘氨酸和乌洛托品中的至少一种；

所述改性剂为钛酸四丁酯。

进一步地，所述砂磨过程为：