一种改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法.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CN109607505A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201811552187.0(22)申请日2018.12.19(71)申请人沈阳国科金能新材料有限公司地址110171辽宁省沈阳市浑南新区麦子屯603号生物医药产业园7号楼(72)发明人陈海涛曹贺杨林庞晓晨吴敏杰唐昌平(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C01B25/45(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法(57)摘要本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体为一种改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法。将铁源、磷源、碳源按一定比例混合球磨，然后在烘干，在氮气气氛下将烘干物按一定的烧结制度进行烧结后，随炉冷却得到焦磷酸亚铁前驱体，合成的前驱体具有球形的形貌、理想的粒度分布、较高的振实密度。将前驱体和锂源化合物、掺杂化合物混合，在氮气气氛下经二次烧结后制得磷酸铁锂正极材料。本发明合成工艺简单、过程易于控制，能耗低、效率高，成本低廉适合产业化生产，所制得的磷酸铁锂粒度小，颗粒分布均匀，通过复合碳源和掺杂及纳米化提高磷酸铁锂材料的低温放电性能。CN109607505ACN109607505A权利要求书1/2页1.一种改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，将铁源、磷源和碳源混合，经过球磨、干燥工序、烧结得到碳包覆的焦磷酸亚铁前驱体，将碳包覆的焦磷酸亚铁、锂源化合物和掺杂用的M化合物三者按比例球磨混合，混合物经过球磨、煅烧，制得磷酸铁锂正极材料，具体过程如下：(1)焦磷酸亚铁前驱体的制备a、铁源、磷源按摩尔比为Fe：P＝(0.965～0.98)：1，碳源是铁源、磷源二者总质量的6％～15％；b、将铁源、磷源和碳源按上述比例加入球磨机球磨5～12小时，球磨的溶剂是无水乙醇或去离子水或丙酮；c、将球磨后的浆料在烘箱中干燥，干燥温度80～120℃，干燥时间8～12小时；d、将干燥后的物料粉碎，在氮气气氛炉中烧结，烧结温度430～600℃，烧结时间4～10小时，然后随炉冷却得到焦磷酸亚铁前驱体；(2)磷酸铁锂材料的制备将前驱体、锂源化合物和掺杂用的M化合物按比例球磨混合充分，在还原性气氛中以0.1～10℃/min的速度升温加热，在600～750℃恒温煅烧5～25h，随炉冷却至室温，制得掺杂金属离子的锂离子电池用磷酸铁锂正极材料；其中，前驱体、锂源化合物摩尔比为＝1：(1～1.1)，M化合物的掺杂量为前驱体和锂源化合物二者总质量的0.1～1.5％；掺杂用的M化合物中，M为金属元素：铝、铬、钛、锌、钴、钼、镁、钒中的一种或一种以上，M化合物为M的氢氧化物、氧化物、氯化物、醋酸盐、氟化物中的一种或一种以上。2.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，铁源选自氧化铁、铁粉、醋酸铁、磷酸铁、草酸亚铁、硝酸铁中的一种或一种以上；磷源选自磷酸二氢氨、磷酸、磷酸一氢氨、磷酸铁、磷酸二氢锂中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，锂源化合物选自一水合氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂、氟化锂中的一种或一种以上。4.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，碳源选自葡萄糖、酚醛树脂、蔗糖、导电炭黑、可膨胀石墨、聚乙二醇、柠檬酸、碳纳米管、石墨烯中的一种或一种以上。5.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，先制备碳包覆的焦磷酸亚铁前驱体，碳包覆层的厚度为1～8纳米；然后与锂源化合物、M化合物混合制备低温性能优异的磷酸铁锂材料，-30℃下0.5C放电容量为常温下0.5C放电容量的84％以上。6.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，焦磷酸亚铁前驱体的粒度在30～40纳米，锂源化合物和M化合物的粒度范围为6～8微米。7.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，磷酸铁锂粒度范围为100～120纳米，颗粒分布均匀。8.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，优选的，M化合物的掺杂量为前驱体和锂源化合物二者总质量的0.4～0.6％。9.根据权利要求1所述的改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，还原性气2CN109607505A权利要求书2/2页氛为氮气；或者，按体积百分比计，还原性气氛为95％氩气和5％氢气的混合气体。3CN109607505A说明书1/5页一种改善低温性能的磷酸铁锂的制备方法技术领域[0001]本