一种磷酸金属锂盐材料的处理方法及由该方法得到的磷酸金属锂盐材料技术

技术编号:15032093 阅读:142 留言:0更新日期:2017-04-05 08:43
本发明专利技术涉及锂离子电池领域,公开了一种磷酸金属锂盐材料的处理方法及由该方法得到的磷酸金属锂盐材料。本发明专利技术的方法包括:将磷酸金属锂盐材料在弱氧化性气氛下进行热处理。采用本发明专利技术的方法处理磷酸金属锂盐材料,几乎不会恶化材料的首次放电克比容量等电化学性能,但会明显降低材料的比表面积、饱和吸水量和吸水速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域,具体地,涉及一种磷酸金属锂盐材料的处理方法及由该方法得到的磷酸金属锂盐材料
技术介绍
磷酸金属锂盐材料(如磷酸亚铁锂材料)是现在国内外锂离子电池正极材料市场上的主流材料之一,因其卓越的安全性能、循环性能,是目前电动汽车用动力电池的首选材料。但是,因为其自身结构的特点,与传统的钴酸锂、锰酸锂、三元素材料相比,其电子导电率和离子导电率都比较差,因此在实际应用时,除进行碳包覆处理外,一般还需要将磷酸金属锂盐材料进行纳米化处理,通过缩短电子和离子传输路径来弥补导电性的不足。然而,材料的纳米化会带来应用上的缺点,其中比表面积大幅上升会导致磷酸金属锂盐材料特别容易吸水,在进行电池极片涂覆时则需要更多的粘结剂以保证活性物质与集流体之间的粘结力。因此,降低磷酸金属锂盐材料的比表面积并解决由磷酸金属锂盐材料比表面积大引起的吸水性上升的问题,是目前磷酸金属锂盐材料应用中亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的磷酸金属锂盐材料比表面积大及由此引起的吸水性上升的缺陷,提供一种磷酸金属锂盐材料的处理方法及由该方法得到的磷酸金属锂盐材料。为了实现上述目的,第一方面,本专利技术提供了一种磷酸金属锂盐材料的处理方法,所述方法包括:将磷酸金属锂盐材料在弱氧化性气氛下进行热处理。第二方面,本专利技术提供了所述方法得到的磷酸金属锂盐材料。本专利技术的方法通过在弱氧化性气氛下对磷酸金属锂盐材料进行热处理,不仅能够在弱氧化性气氛中除去磷酸金属锂盐材料表面的部分多余碳,而且还不会氧化磷酸金属锂盐材料中的金属(如二价铁等),具体地,磷酸金属锂盐材料表面的部分多余碳在弱氧化性气氛中被氧化变成气体随载气逸出,同时氧化磷酸金属锂盐材料中的金属(如二价铁等)又没有被氧化。采用本专利技术的方法处理磷酸金属锂盐材料,几乎不会恶化材料的首次放电克比容量等电化学性能,但会明显降低材料的比表面积、饱和吸水量和吸水速度,而且可以通过控制热处理的温度和时间来调控比表面积降低的幅度。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本专利技术。第一方面,本专利技术提供了一种磷酸金属锂盐材料的处理方法,所述方法包括:将磷酸金属锂盐材料在弱氧化性气氛下进行热处理。本专利技术的方法中,对于弱氧化性气氛没有特别的限定,只要能够将磷酸金属锂盐材料表面的部分多余碳氧化成气体,同时又不会将磷酸金属锂盐材料中的金属(如二价铁)进行氧化即可,优选情况下,弱氧化性气氛为二氧化碳气氛或三氧化硫气氛,进一步优选为二氧化碳气氛。本专利技术所述的弱氧化性气氛可以为99.99%的弱氧化性气氛。本专利技术的方法中,本专利技术的专利技术人在研究中发现,控制热处理合适的温度和时间能够在不造成材料电化学性能明显恶化的情况下,明显降低材料的比表面积、饱和吸收量和吸水速度。优选情况下,热处理的条件包括:温度为650-800℃,时间为0.5-20h,进一步优选地,热处理的条件包括:温度为700-750℃,时间为2-10h。本专利技术的方法中,优选情况下,热处理的条件还包括:气体流量为1-20L/min,进一步优选为4-10L/min。本领域技术人员应该理解的是,在进行热处理时,控制前述气体流量均可使得弱氧化性气氛过量。本专利技术的方法中,对于磷酸金属锂盐没有特别的限定,可以为本领域常见的各种磷酸金属锂盐,优选情况下,磷酸金属锂盐为LixMyPO4或金属掺杂改性的LixMyPO4,在LixMyPO4中,所述M选自Fe、Mn、Co和Ni中的至少一种,x为0.95-1.1,y为0.95-1.1。对于所述掺杂改性的金属的种类没有特别的限定,可以为本领域常见的各种金属,例如可以选自Mg、Al、Ti、Na、Ca、Zn、钇(Y)、镧(La)和钐(Sm)中的至少一种。进一步优选地,LixMyPO4为LiFeaCobNicMndPO4,其中0≤a,b,c,d≤1,且0.95≤a+b+c+d≤1.1,更进一步优选地,LixMyPO4为LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiFe0.4Mn0.6PO4、LiFe0.4Co0.6PO4、LiFe0.4Co0.3Ni0.3PO4和LiFe0.3Co0.3Ni0.3Mn0.1PO4中的至少一种。本领域技术人员应该理解的是,LixMyPO4中,M选自Fe、Mn、Co和Ni中的至少两种时,y为其中至少两种元素的化学计量比的和。本专利技术的方法中,对于金属掺杂改性的LixMyPO4中掺杂的金属离子的量没有特别的限定,可以为本领域常见的各种用量,此为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。而且,本专利技术中前述的LixMyPO4或金属掺杂改性的LixMyPO4均可自行制备或商购获得。本专利技术的方法中,磷酸金属锂盐材料为经过碳包覆处理和纳米化处理的磷酸金属锂盐材料。对于包覆处理和纳米化处理的方法没有特别的限定,可以分别为本领域常用的各种方法,此均为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。本专利技术的方法中,经过碳包覆处理和纳米化处理的磷酸金属锂盐材料可以自行制备或通过商购获得。第二方面,本专利技术提供了上述方法得到的磷酸金属锂盐材料。实施例以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述,但并不因此限制本专利技术。以下实施例中,LiFePO4、LiMnPO4、Mg掺杂的LiCoPO4、LiNiPO4、LiFe0.4Mn0.6PO4、LiFe0.4Co0.6PO4、LiFe0.4Co0.3Ni0.3PO4和LiFe0.3Co0.3Ni0.3Mn0.1PO4均经过碳包覆处理和纳米化处理,且均购自贵州安达科技能源股份有限公司,其中,LiFePO4的碳含量为1.62重量%,比表面积为16.3m2/g,在23℃,45%相对湿度下(恒温恒湿箱)1小时内吸水达到饱和,饱和吸水量为6384ppm,组装成的CR2025扣式电池0.1C充放电倍率下的首次放电克比容量为160.3mAh/g;LiMnPO4的碳含量为2.78重量%,比表面积为23.4m2/g,在23℃,45%相对湿度下(恒温恒湿箱)30分钟内吸水达到饱和,饱和吸水量为9236ppm,组装成的CR2025扣式电池0.1C充放电倍率下的首次放电克比容量为112mAh/g;LiNiPO4的碳含量为3.42重量%,比表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸金属锂盐材料的处理方法,其特征在于,所述方法包括:将磷酸金属锂盐材料在弱氧化性气氛下进行热处理。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸金属锂盐材料的处理方法,其特征在于,所述方法包括:
将磷酸金属锂盐材料在弱氧化性气氛下进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述弱氧化性气氛为二氧化碳
气氛或三氧化硫气氛。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述弱氧化性气氛为二氧化碳
气氛。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述热处理的条件包括:温度
为650-800℃,时间为0.5-20h。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述热处理的条件包括:温度
为700-750℃,时间为2-10h。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其中,所述热处理的条件还包括:
气体流量为1-20L/min,优选为4-10L/min。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述磷酸金属锂盐为LixMyPO4或金属掺杂改性的LixMyPO4,在Li...

【专利技术属性】
技术研发人员:夏冬炎先雪峰陈明季勇
申请(专利权)人:贵州安达科技能源股份有限公司
类型:发明
国别省市:贵州;52

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