一种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102275889A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102275889A(43)申请公布日2011.12.14(21)申请号201110151550.X(22)申请日2011.06.08(71)申请人上海应用技术学院地址200235上海市徐汇区漕宝路120号(72)发明人万传云(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根(51)Int.Cl.C01B25/45(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法(57)摘要本发明公开了一种干湿结合制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法。即以含锂源化合物、铁源化合物、磷酸根化合物为原料，将可溶性化合物溶解在含有聚维酮的水溶液中，然后将所有剩下的不可溶的原料再一起加入其中，搅拌形成胶状物料，继续搅拌获得到固体前驱体混合物再入高温炉中，在真空或非氧化性气氛状态下，高温下恒温焙烧最终得到磷酸铁锂粉末。本发明的制备方法最终形成的磷酸铁锂粒子的晶型纯净，没有杂相，结构为完美的橄榄石型结构，粒子大小均匀，粒径为200～400nm。且具有较高的导电性，在扣式电池中进行电化学放电容量测试，0.5C条件下，放电容量为143～155.5mAh/g。CN1027589ACCNN110227588902275892A权利要求书1/1页1.一种干湿结合制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于包括如下步骤：以含锂源化合物、铁源化合物、磷酸根化合物为原料，将可溶性的原料溶解在聚维酮水溶液中形成聚维酮与可溶性化合物形成的水溶液，在搅拌状态下再将剩余的不溶性原料一起加入到聚维酮与可溶性化合物形成的水溶液中，控制搅拌转速为500-3000转/分，时间为30-120分钟进行混合，形成胶状物料；其中锂：铁：磷酸根的原子个数比为1～1.05:1:1；将所得的胶状物料在转速为200-500转/分，温度为60-95℃条件下蒸干溶剂，得到固体前驱体混合物；最后将固体前驱体混合物置入高温炉中，在真空或非氧化性气氛状态下，以1-20℃/min的升温速率下，在500-800℃的高温下恒温焙烧5-48小时，再自然冷却后，即得到锂离子电池正极材料磷酸铁锂粉末。2.如权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述的锂源化合物为氢氧化锂、硝酸锂、碳酸锂或醋酸锂；所述的铁源化合物为草酸亚铁、氧化亚铁、高纯超细铁粉或磷酸亚铁；所述的磷酸根化合物为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢铵或磷酸铵。3.如权利要求1或2所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，其中聚维酮水溶液的质量浓度为2～20%，聚维酮与可溶性化合物形成的溶液中可溶性化合物浓度为0.2-2.5mol/L。4.如权利要求3所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，其中聚维酮水溶液的质量浓度为5～20%。5.如权利要求3所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，其特征在于所选用的聚维酮的分子量为30000。6.如权利要求3所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，其特征在于所述的非氧化性气氛即为高纯氮气、氩气、一氧化碳、氢气、氨气或二氧化碳。2CCNN110227588902275892A说明书1/4页一种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法技术领域[0001]本发明属于一种锂离子电池正极材料的制备方法，特别是一种用固相与液相相结合的方法来获得前驱体制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法。背景技术[0002]锂离子电池已经被广泛采用。在现行的锂离子电池正极材料中，钴酸锂是目前商品化小型锂离子电池使用最多的正极材料，它具有比较高的理论比容量（274mAh/g）和良好的循环性能。但实际比容量只有理论容量的一半左右，且价格昂贵。此材料的热稳定差，不利于在大容量和大功率电池使用。随着人们对高功率、大容量型动力电池需求的增加，人们一直在努力开发价格低廉、安全性好、能大功率放电的安全正极材料以期满足动力电池的需求。[0003]磷酸铁锂是1997年发现并报道的能够可逆脱嵌锂离子的橄榄石型结构材料。现有的研究结果显示，该材料具有优良的安全性能和优良的循环性能，被认为是非常适合动力锂离子电池使用的锂离子电池正极材料。其在合成中表现出来的缺点及其自身的结构特点在某种程度上阻碍了它的实际应用。这些方面包括：合成中二价铁容易氧化成三价铁，导致结构中存在杂相；磷酸铁锂晶格中锂离子的扩散系数低，使用时材料的利用率不高；另外，磷酸铁锂自身的导电率不高，其高倍率放电性能较差。因此，虽然磷酸铁锂的理论容量约为170mAh/g，在极小电流条件下，其放电比容量往往接近理论容量，但由于相的纯度低或导电率低等原因，实