一种高振实密度的磷酸铁锂正极材料制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极材料领域，公开了一种高振实密度的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其主要步骤包括：称取锂源、铁源、磷源和碳源加入到溶剂中，其中锂源、铁源、磷源的摩尔比为1.0～1.01:0.97～1:1，混合研磨后于600‑650℃预烧结处理，将预烧结料及预烧结重量的1‰‑5‰的磷源加入溶剂中进行二次混合研磨，真空干燥后于700‑780℃烧结，得到磷酸铁锂正极材料。本发明专利技术所制备的磷酸铁锂正极材料具有导电性好、振实密度高的优点。

A high tap density of lithium iron phosphate cathode material preparation method

The invention relates to the field of lithium ion battery cathode material, discloses a method for preparing lithium iron phosphate cathode material with a high tap density, which comprises the following steps: taking lithium source, iron source, phosphorus source and carbon source into a solvent, the molar ratio of lithium source, iron source, phosphorus source for 1 ~ 1.01:0.97 ~ 1:1, mixing and grinding after pretreatment of sintering 600 650 DEG C, P source will be pre sintering material and pre sintering the weight of 1 per thousand 5 per thousand to join two mix solvent, vacuum drying at 700 DEG C 780 sintering, obtained lithium iron phosphate cathode material. The lithium iron phosphate cathode material prepared by the invention has the advantages of good conductivity and high solid density.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池正极材料领域，具体是一种高振实密度的磷酸铁锂正极材料制备方法。
技术介绍
在众多商业化的锂离子电池正极材料中，磷酸铁锂（LiFePO4）因为具有较好的循环稳定性、安全性以及对环境友好等优点而备受关注。但与其他电池材料相比，磷酸铁锂主要存在导电性差，振实密度较低的缺点。振实密度低可以说是磷酸铁锂的最大缺点，这一点也使其应用范围受到一定程度的限制。在通过固相反应手段来制备磷酸铁锂过程中，大多涉及到碳包覆或者碳热还原技术，由于碳材料在反应过程中对磷酸铁锂晶粒的长大起到阻碍作用，同时有机物的热解碳大多具有疏松多孔的形态，这两种作用都一定程度上降低了磷酸铁锂振实密度。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术的磷酸铁锂振实密度低的问题，提供了一种高振实密度LiFePO4的制备方法，该制备方法工艺步骤简单，成本低，通过该方法制得的LiFePO4颗粒尺寸均匀，具有较高的振实密度。为了实现上述目的，本专利技术主要通过以下步骤：一种高振实密度的磷酸铁锂正极材料制备方法，包括以下步骤：（1）按摩尔比1.0～1.01:0.97～1:1称取锂源、铁源、磷源，在一定溶剂中混合研磨0.4~0.6h后加入碳源，继续研磨搅拌1~3h得到浆料；（2）将浆料在90~100℃下真空干燥，干燥料在600-650℃下预烧4~6h，全程惰性气体保护，制得前驱体；（3）将前驱体加入溶剂中，按前驱体重量的1‰～5‰加入磷源，混合研磨2~4h；（4）将二次研磨的浆料在90~100℃下真空干燥，干燥料于700-780℃下烧结处理，全程惰性气体保护，制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料。优选地，步骤（1）中所述的锂源为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、磷酸二氢锂中的一种或者两种以上的组合。优选地，步骤（1）中所述的铁源为草酸亚铁、硝酸铁、磷酸铁中的一种或者两种以上的组合。优选地，步骤（1）和（3）中所述的磷源为磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢锂中的一种或者两种以上的组合。优选地，步骤（1）和（3）中所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的一种或者两种以上的组合。优选地，步骤（1）中所述的碳源为蔗糖、葡萄糖或淀粉中的一种或者两种以上的组合。优选地，步骤（2）和（4）中所述的惰性气体为氮气、氩气中的一种。本专利技术的有益效果在于：通过在二次湿磨过程中控制磷元素的加入量，使磷酸铁锂晶体表面形成适量的磷化铁，改变磷酸铁锂颗粒形貌和电子导电性的目的，从而提高了磷酸铁锂正极材料的振实密度和电化学性能。附图说明：图1为本专利技术实施例1所制备的高振实密度的磷酸铁锂正极材料的SEM图；图2为本专利技术实施例1所制备的高振实密度的磷酸铁锂正极材料的XRD图。具体实施方式为更好理解本专利技术，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅是对本专利技术进行说明而非对其加以限定。实施例1（1）将碳酸锂、草酸亚铁和磷酸二氢铵按摩尔比=1.005：1：1称重，全部分散于溶剂乙醇中后，循环研磨0.5h，然后加入溶解后的蔗糖，继续研磨2h。（2）将混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得干燥料。（3）将干燥料在650℃下预烧5h，全程使用氮气进行气氛保护。（4）将预烧结后的物料加入溶剂中，按照预烧料重量的5‰加入磷酸二氢铵，混合研磨3h。（5）将二次混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得二次干燥料。（6）将二次干燥料在750℃下烧结8h，全程使用氮气进行气氛保护。制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料，振实密度1.35～1.4g/cm3。实施例1所制得磷酸铁锂正极材料的SEM（附图1）显示材料颗粒均匀，无多余的细碳残留，XRD（附图2）显示材料无明显杂质相。实施例2（1）将磷酸二氢锂、草酸亚铁按摩尔比=1：1称重，全部分散于溶剂乙醇中后，循环研磨0.5h，然后加入溶解后的蔗糖，继续研磨2h。（2）将混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得干燥料。（3）将干燥料在650℃下预烧5h，全程使用氮气进行气氛保护。（4）将预烧结后的物料加入溶剂中，按照预烧料重量的3‰加入磷酸，混合研磨3h。（5）将二次混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得二次干燥料。（6）将二次干燥料在720℃下烧结8h，全程使用氮气进行气氛保护。制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料,振实密度1.3～1.4g/cm3。实施例3（1）将醋酸锂、草酸亚铁和磷酸氢二铵按摩尔比=1.002：1：1称重，全部分散于溶剂乙醇中后，循环研磨0.5h，然后加入溶解后的蔗糖，继续研磨2h。（2）将混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得干燥料。（3）将干燥料在650℃下预烧5h，全程使用氮气进行气氛保护。（4）将预烧结后的物料加入溶剂中，按照预烧料重量的5‰加入磷酸二氢铵，混合研磨3h。（5）将二次混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得二次干燥料。（6）将二次干燥料在720℃下烧结8h，全程使用氮气进行气氛保护。制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料，振实密度1.3～1.35g/cm3。实施例4（1）将硝酸锂、硝酸铁、磷酸二氢钠按摩尔比=1.01：0.97：1称重，全部分散于溶剂甲醇中后，循环研磨0.4h，然后加入溶解后的淀粉，继续研磨1h。（2）将混合研磨后得到的浆料在90℃下进行真空干燥，制得干燥料。（3）将干燥料在600℃下预烧6h，全程使用氩气进行气氛保护。（4）将预烧结后的物料加入溶剂中，按照预烧料重量的1‰加入磷酸，混合研磨2h。（5）将二次混合研磨后得到的浆料在90℃下进行真空干燥，制得二次干燥料。（6）将二次干燥料在700℃下烧结8h，全程使用氩气进行气氛保护。制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料，振实密度1.35～1.4g/cm3。实施例5（1）将氢氧化锂、磷酸铁按摩尔比=1.01：1称重，全部分散于溶剂丙酮中后，循环研磨0.6h，然后加入溶解后的葡萄糖，继续研磨3h。（2）将混合研磨后得到的浆料在100℃下进行真空干燥，制得干燥料。（3）将干燥料在650℃下预烧4h，全程使用氩气进行气氛保护。（4）将预烧结后的物料加入溶剂中，按照预烧料重量的3‰加入磷酸二氢钠，混合研磨4h。（5）将二次混合研磨后得到的浆料在100℃下进行真空干燥，制得二次干燥料。（6）将二次干燥料在780℃下烧结8h，全程使用氩气进行气氛保护。制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料，振实密度1.35～1.4g/cm3。对比例（1）将碳酸锂、草酸亚铁和磷酸二氢铵按摩尔比=1：1：1称重，全部分散于溶剂乙醇中后，循环研磨0.5h，然后加入溶解后的蔗糖，继续研磨2h。（2）将混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得干燥料。（3）将干燥料在650℃下预烧5h，全程使用氮气进行气氛保护。（4）将预烧结后的物料加入溶剂中，混合研磨2h。（5）将二次混合研磨后得到的浆料在95℃下进行真空干燥，制得二次干燥料。（6）将二次干燥料在750℃下烧结8h，全程使用氮气进行气氛保护。制得的磷酸铁锂正极材料振实密度约为0.9～1.0g/cm3。以上所述实施方式仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高振实密度的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按摩尔比1.0～1.01:0.97～1:1称取锂源、铁源、磷源，在一定溶剂中混合研磨0.4~0.6h后加入碳源，继续研磨搅拌1~3h得到浆料；（2）将浆料在90~100℃下真空干燥，干燥料在600‑650℃下预烧4~6h，全程惰性气体保护，制得前驱体；（3）将前驱体加入溶剂中，按前驱体重量的1‰～5‰加入磷源，混合研磨2~4h；（4）将二次研磨的浆料在90~100℃下真空干燥，干燥料于700‑780℃下烧结处理，全程惰性气体保护，制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种高振实密度的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按摩尔比1.0～1.01:0.97～1:1称取锂源、铁源、磷源，在一定溶剂中混合研磨0.4~0.6h后加入碳源，继续研磨搅拌1~3h得到浆料；（2）将浆料在90~100℃下真空干燥，干燥料在600-650℃下预烧4~6h，全程惰性气体保护，制得前驱体；（3）将前驱体加入溶剂中，按前驱体重量的1‰～5‰加入磷源，混合研磨2~4h；（4）将二次研磨的浆料在90~100℃下真空干燥，干燥料于700-780℃下烧结处理，全程惰性气体保护，制得具有高振实密度的磷酸铁锂正极材料。2.根据权利要求1所述的一种高振实密度的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的锂源为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、磷酸二氢锂中的一种或者两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王夫良，
申请(专利权)人：合肥国轩电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34