一种分步掺杂金属离子及碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110600708A(43)申请公布日2019.12.20(21)申请号201910912575.3H01M4/583(2010.01)(22)申请日2019.09.25H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人贝特瑞（天津）纳米材料制造有限公司地址301802天津市宝坻区九园工业园区兴宝道9号(72)发明人罗应亮席小兵杨才德黄友元孟少敏(74)专利代理机构天津企兴智财知识产权代理有限公司12226代理人陈雅洁(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/58(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种分步掺杂金属离子及碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法(57)摘要本发明提供了一种分步掺杂金属离子及碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤，1)称取铁源、磷源、锂源、掺杂金属源，混合研磨、干燥制成前驱体，再将前驱体放入窑炉进行第一次烧结，制得第一前驱体；2)将步骤1)制得的第一前驱体与碳源进行均匀混合后，再进行第二次烧结，制得第二前驱体；3)将第二前驱体通过气流粉碎、除去磁性物质，制备得到正极材料。本发明制备得到的正极材料导电性好、容量高以及循环定性优异。CN110600708ACN110600708A权利要求书1/2页1.一种分步掺杂金属离子及碳包覆磷酸铁锂正极材料，其特征在于：其制备中，第一次烧结前驱体不加入碳源，第二次烧结时再加入碳源，且二次烧结温度比碳源分解温度高350～650℃；正极材料的比表面积为9.0～14.0m2/g，优选为10-13m2/g；中值粒径为0.75～3.5μm，优选为1.1～2.1μm；粉体压实密度为2.32～2.4g/cm3，优选为2.33～2.38g/cm3；pH为8.5～9.5，优选为8.75～9.05；正极材料的碳含量质量占比为1.3～1.6％，优选为1.4～1.5％；正极材料中掺杂金属质量占比为0.2～0.4。2.一种分步掺杂金属离子及碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，1)称取铁源、磷源、锂源、掺杂金属源，混合研磨、干燥制成前驱体，再将前驱体放入窑炉进行第一次烧结，制得第一前驱体；2)将步骤1)制得的第一前驱体与碳源进行均匀混合后，再进行第二次烧结，制得第二前驱体；3)将第二前驱体通过气流粉碎、除去磁性物质，制备得到正极材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述铁源为草酸亚铁、铁红、磷酸铁中的一种或两种以上；所述磷源为磷酸铁、磷酸氢铵、磷酸二氢锂、磷酸中的一种或两种以上；所述锂源为磷酸二氢锂、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或两种以上。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述掺杂金属源为活性金属单质、活性类金属单质、金属氧化物、金属合金化合物中的一种或两种以上，优选为镁单质、铝单质、钛单质、钒单质、锰单质、钴单质、锌单质、稼单质、镉单质、镍单质、镓单质、钛氧化物、锡氧化物、钴氧化物、锰氧化物、镍氧化物、镧系中金属单质及其镧系中金属单质氧化物中的一种或两种以上；所述碳源为蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、柠檬酸、抗坏血酸、戊五醇、造纸黑液、导电碳液、可膨胀石墨、石墨烯、碳纳米管、石墨烯气凝胶或者有机物裂解碳中的一种或两种以上；烧结中使用的保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种或两种以上。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，研磨过程包括球磨和砂磨，浆料与锆球质量比例0.9～3.1，球磨锆球直径≥5.0mm，浆料固含量为40～52％，球磨机转速为520～560rpm，球磨时间为40～60min；砂磨机内锆球≥0.4mm，砂磨转速500～700rpm，砂磨时间为180～310min；干燥采用喷雾干燥，喷雾干燥喷料时泵的频率为25～45Hz，干燥温度为260～300℃，干燥塔内压力为-0.13～0.08Kpa，雾化盘转速为10000～14000rpm。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中的烧结采用高温固相法，第一前驱体恒温区烧结温度为650～850℃，保温时间为7.5～12.5h，升温速率为1.0～5.0℃/min；所述保护性气体流量为5.0～10.0Nm3/h；烧结炉的升温区、恒温区、降温区的时间分布分别为4.0～11.0h、7.5～12.5h、5～10h。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中的烧结采用高温固相法，烧结恒温区的温度是550～750℃，保温时间为4.0～7.0h，升温速率为1.0～5.0℃/min；所述保护性气体流量为5.0～10.0Nm3/h；第二次烧结炉的升温区、恒温区