一种低成本磷酸铁锂材料、其制备方法及用途.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CN106602060A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201611219247.8H01M10/0587(2010.01)(22)申请日2016.12.26C01B25/45(2006.01)(71)申请人贝特瑞（天津）纳米材料制造有限公司地址301800天津市宝坻区九园工业园区兴宝道9号(72)发明人席小兵张怀文赵玉萌庞钧友黄友元(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋侯桂丽(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)H01M4/136(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种低成本磷酸铁锂材料、其制备方法及用途(57)摘要本发明公开了一种低成本磷酸铁锂材料、其制备方法及用途。本发明的方法包括：1)将锂源、铁源、磷源和任选的掺杂元素源混合得物料，加入碳源和溶剂进行研磨，干燥得前驱体；2)在加入助剂的条件下对前驱体进行粉碎；3)对粉碎得到的物料进行压块；4)将压块后的物料置于反应炉中，于惰性气氛下升温并恒温焙烧，破碎得磷酸铁锂材料。采用本发明的方法制备磷酸铁锂，不仅制造成本显著下降，设备产能明显提升，而且采用其作为正极活性材料制成的电池的电化学性能优异，1C的放电容量在140.2mAh/g以上，循环至循环容量比前三周容量的平均值≤80％时的周次在3640次以上。CN106602060ACN106602060A权利要求书1/2页1.一种磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将锂源、铁源、磷源和任选的掺杂元素源混合得到物料，加入碳源和溶剂进行研磨，然后干燥，得到前驱体；(2)在加入助剂的条件下对步骤(1)得到的前驱体进行粉碎；(3)对步骤(2)粉碎得到的物料进行压块，得到压块后的物料；(4)将步骤(3)得到的压块后的物料置于反应炉中，于惰性气氛下升温并恒温焙烧，破碎，得到磷酸铁锂材料；其中，所述助剂为草酸和/或草酸铵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述锂源、铁源、磷源和任选的掺杂元素源按照锂元素:铁元素:磷元素:掺杂元素的摩尔比(0.95～1.05):(0.95～1.05):(0.95～1.05):(0～0.05)进行混合；优选地，步骤(1)所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、硝酸锂、草酸锂、醋酸锂或柠檬酸锂中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，步骤(1)所述铁源包括磷酸铁、草酸亚铁、醋酸铁、三氧化二铁或硝酸铁中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，步骤(1)所述磷源包括磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸铁或磷酸二氢锂中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，步骤(1)所述掺杂元素源包括锌源、锰源、铜源、镁源、钛源、锆源、铝源、钒源、铬源、铌源中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、淀粉或环糊精中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，以步骤(1)所述物料的总质量为100％计，步骤(1)所述碳源的质量百分比为1％～20％；优选地，步骤(1)所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮或异丙醇中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，以步骤(1)所述物料的总质量为100％计，步骤(1)所述溶剂的质量百分比为40％～50％；优选地，步骤(1)所述加入碳源和溶剂的方式为：先加入碳源后加入溶剂。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述研磨采用的方式为球磨，所述球磨的时间为3h～5h；优选地，步骤(1)所述干燥采用的方式为喷雾干燥；优选地，所述喷雾干燥采用的装置为闭式喷雾干燥机；优选地，进行喷雾干燥时，进风口的温度为220℃～280℃；优选地，进行喷雾干燥时，出风口的温度为70℃～90℃。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述助剂的加入量为所述前驱体质量的1％～10％；优选地，步骤(2)所述粉碎为气流粉碎；优选地，步骤(2)所述粉碎采用的装置为气流粉碎机；优选地，步骤(2)所述粉碎至得到的物料的D50为1μm～6μm。2CN106602060A权利要求书2/2页6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述压块采用的装置为等静压机；优选地，步骤(3)所述压块时的压力为200MPa～300MPa。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述惰性气氛为氮气气氛、氦气气氛、氖气气氛、氩气气氛、氪气气氛、氙气气氛或二氧化碳气氛中的任意一种或至少两种气氛的组合；优选地，步骤(4)所述升温的速率为2℃/min～20℃