改性磷酸铁锂正极材料及其制备方法.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CN106981645A(43)申请公布日2017.07.25(21)申请号201710382828.1(22)申请日2017.05.26(71)申请人广东海洋大学地址524088广东省湛江市麻章区海大路1号(72)发明人赵娟杨耐德(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人张月光(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称改性磷酸铁锂正极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种改性磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括：（1）将锂源、铁源和碳源混合物粉碎得磷酸铁锂前驱体；（2）将步骤（1）得到的磷酸铁锂前驱体置于惰性气体的高炉中升温500℃～800℃烧结8～16小时，降温得到改姓磷酸铁锂正极材料。所述碳源为各向同性高软化点沥青，碳含量≥85%，软化点为200～240°C，甲苯不溶物(TI)：70～80%，喹啉不溶物(QI)25～35%。本发明采用的碳源包覆的磷酸铁锂颗粒烧结后不会粘结在一起，不需要进行粉碎，避免造成碳包覆层的破损，得到的改性磷酸铁锂具有高放电容量、库仑效率和长循环寿命；大幅降低了材料生产过程中的废气排放量。CN106981645ACN106981645A权利要求书1/1页1.一种改性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）将锂源、铁源和碳源混合物粉碎得磷酸铁锂前驱体；（2）将步骤（1）得到的磷酸铁锂前驱体置于惰性气体的高炉中升温500℃～800℃烧结8～16小时，降温得到改姓磷酸铁锂正极材料；步骤（1）中所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、硝酸锂中的一种或两种；铁源为磷酸铁；碳源为各向同性高软化点沥青，碳含量≥85%，软化点为200～240°C，甲苯不溶物(TI)：70～80%，喹啉不溶物(QI)25～35%；铁源与锂源摩尔比为1:1～1.1；所述的碳源占原料总量的8%～14%重量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）中，将锂源、铁源和碳源混合物湿法球磨，喷雾干燥。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述湿法球磨采用的分散液为水、乙醇、丙酮或四氢呋喃；所述球磨时间为2～6小时。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤（2）中，所述的惰性气氛为氢气、氮气或氩气。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述沥青优选为粉状；沥青粉的粒径为1～3μm。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述各向同性高软化点沥青由以下方法制备得到：（1）将中温沥青原料加热到300—350°C的温度，空气吹扫氧化8～10小时；（2）冷却步骤（1）得到的沥青，粉碎。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤（2）中，采用冲击式粉碎机、气流涡旋式粉碎机、超微球磨机或摆式磨粉机粉碎冷却后的沥青。8.权利要求1-7之一所述方法制备的改性磷酸铁锂正极材料。2CN106981645A说明书1/4页改性磷酸铁锂正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种利用各向同性高软化点沥青作为碳源制备改性磷酸铁锂正极材料及其方法。背景技术[0002]锂离子电池具有比容量高、工作电压高、安全性好、无记忆效应等一系列的优点，广泛应用于笔记本电脑、移动电话和仪器仪表灯诸多便携式电子仪器设备中，同时，在电动车汽车、电动工具和储能电站等领域也有很好的应用前景。因此，随着锂离子电池应用领域的不断拓宽及相应产品的不断升级与换代，必将对锂离子电池提出越来越高的要求，而提高电池综合性能的最直接办法是改善电池材料性能。正极材料作为电池核心部件之一，对电池综合性能起着关键性作用。现有锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。其中磷酸铁锂正极材料具有原材料丰富、廉价、无污染、安全性好、充放电平台明显和容量适中等优点，非常适合作为锂离子电池的正极材料。但由于磷酸铁锂导电率较低，影响了电化学性能。采用碳源包覆磷酸铁锂可以有效提高磷酸铁锂导电性，从而改善其电化学性能。目前使用的碳源有葡萄糖、蔗糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、石墨稀等。[0003]例如中国专利CN201310091097.7公开了一种碳包覆磷酸铁锂锂离子电池正极复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)混合：先将铁源、磷源、锂源与碳源混合，以乙醇或水为球磨介质，进行球磨混合，得到湿的混合物料，该物料经真空干燥，得到干燥的混合物料；（2）装釜、煅烧：将步骤（1）中所得到的干燥物料装入耐高温、高压的密闭不锈钢反应釜中，升温煅烧，煅烧温度为400～650℃，煅烧时间为4～8h，