一种高分子网络分散技术制备球形磷酸铁锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种高分子网络分散技术制备球形磷酸铁锂的方法，首先将锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物于球磨机中研磨后，在保护气氛中加热处理得到前躯体；然后将前躯体、碳源、高分子网络剂、阴离子添加剂、阳离子添加剂在球磨机中混合研磨，再在保护气氛中进行二次煅烧处理，最后进行球磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。利用本发明专利技术的方法制备出的球形磷酸铁锂，具有压实密度高、加工性能优良、容量高、循环性能优异等优点，且工艺简单易控，适合大规模化工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种球形磷酸铁锂化合物的制备方法，特别涉及一种高分子网络分散 技术制备球形磷酸铁锂的方法。
技术介绍
锂离子电池以其电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应和工作温度范围宽 等优点，自问世以来被迅速普及，已广泛应用于手机、MP3、UPS、照相机、笔记本电脑等便携 设备中。而随着近年来生活水平的提高，以及世界各国对于全球环境变暖、环保节能的思 考，电动自行车正逐渐取代着传统的交通工具，电动汽车的研究开发更是被各大国提上了 未来工作的日程，这对高容量、高功率的锂离子电池提出了更大的挑战。 正极材料是锂离子电池的一个重要组成部分，在锂离子电池充放电过程中，不仅 要提供在正负嵌锂化合物中往复嵌/脱所需要的锂，而且还要担负负极材料表面形成SEI 膜所需要的锂，因此，如何研究开发出一种高性能的正极材料已成为现在制约锂电池行业 发展的关键所在。 在众多如LiCo02、LiNi02、LiMn204、LiFeP04等锂电池的正极材料中，具有橄榄石结 构的磷酸铁锂，由于其原料来源丰富、成本低、环境友好、安全性能高、比容量高、放电平台 平稳、热稳定性和循环性能优异等优点，成为目前世界各国研究的重点。在以往的磷酸铁锂 制备工艺中，如何提高其导电性一直是个难题，制约了其的发展。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供了一种高分子网络分散技术合成球形磷酸铁锂的方 法。将提高循环的金属阳离子和改善容量的阴离子掺入到LiFePO4晶格里面，从而得到性 能优良的球形磷酸铁锂。本专利技术的技术特点是利用高分子网络剂的分散作用，在高温的条 件下对磷酸铁锂颗粒的表面进行处理，形成规则的球形颗粒。 本专利技术的原理是在预烧得到的前躯体中加入掺杂阴离子添加剂、阳离子添加剂和 高分子网络剂，利用在高温条件下的高分子网络剂的分散作用，对磷酸铁锂颗粒继续处理， 使得加入的碳源能够均化地分布到磷酸铁锂的表面，形成规则的球形颗粒。 本专利技术的，包括以下步骤： 1 )、将锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物于球磨机中研磨0. 1~10小时，得混 合物，在保护气氛中将混合物于300~600°C加热处理4~30小时得到前躯体； 2)、将前躯体、碳源、高分子网络剂、阴离子添加剂、阳离子添加剂在球磨机中混合 研磨0. 2~10小时，再在保护气氛中于400~900°C进行二次煅烧处理4~30小时，最后 进行球磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。 所述高分子网络剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的一种 或几种。 所述锂源为锂化合物的一种或几种，所述铁源为铁化合物的一种或几种，所述磷 源为磷酸化合物的一种或几种，所述碳源为葡萄糖、维生素C、环糊精、乙炔黑中的一种或几 种，所述阳离子添加剂为Zn、Mg、Al、Cr、NcUNb元素中的一种或几种，所述阴离子添加剂为 S、F元素中的一种或两种。 所述锂化合物为碳酸锂、磷酸二氢锂；所述铁化合物为草酸亚铁、正磷酸铁、氧化 铁；所述磷酸化合物为磷酸二氢铵、磷酸二氢锂、磷酸。 所述加热处理工序和二次煅烧处理工序的保护气氛为氮气、氩气和氢气中的一种 或几种。 利用本专利技术的方法制备出的球形磷酸铁锂，具有压实密度高、加工性能优良、容量 高、循环性能优异等优点，且工艺简单易控，适合大规模化工业生产。【具体实施方式】 实施例1 : 将碳酸锂、草酸亚铁和磷酸二氢铵按照Li:Fe:P摩尔比为1:1:1进行配料，于球磨 机中研磨2小时混合，在氮气气氛中将混合物于500°C加热处理25小时得到前躯体。将前 躯体、高分子网络剂聚乙烯醇PVA、氧化锌ZnO和氟化锂LiF按照1:0. 03:0. 01:0. 01的重量 比于球磨机中混合研磨2小时，再在保护气氛中于800°C进行二次煅烧处理25小时，最后进 行球磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。 实施例2: 将碳酸锂、氧化铁和磷酸二氢锂按照Li:Fe:P摩尔比为1:1:1进行配料，于球磨机 中研磨2小时混合，在氮气气氛中将混合物于500°C加热处理15小时得到前躯体。将前躯 体、高分子网络剂聚乙二醇PEG、氧化铝Al2O3和氟化锂LiF按照1:0. 03:0. 01:0. 02的重量 比于球磨机中混合研磨2. 5小时，再在保护气氛中于800°C进行二次煅烧处理25小时，最后 进行球磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。 实施例3: 将碳酸锂、正磷酸铁和磷酸二氢铵按照Li:Fe:P摩尔比为1: 1:1进行配料，于球磨 机中研磨2小时混合，在氮气气氛中将混合物于500°C加热处理20小时得到前躯体。将前 躯体、高分子网络剂羧甲基纤维素钠CMC、氧化镁MgO和氟化锂LiF按照1:0. 03:0. 02:0. 01 的重量比于球磨机中混合研磨3小时，再在保护气氛中于800°C进行二次煅烧处理25小时， 最后进行球磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。 实施例4: 将碳酸锂、草酸亚铁和磷酸按照Li:Fe:P摩尔比为1:1:1进行配料，于球磨机中研 磨3小时混合，在氮气气氛中将混合物于500°C加热处理15小时得到前躯体。将前躯体、高 分子网络剂聚丙烯胺PAM、氧化铬Cr2O3和氟化锂LiF按照1:0. 03:0. 02:0. 02的重量比于 球磨机中混合研磨4小时，再在保护气氛中于800°C进行二次煅烧处理20小时，最后进行球 磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。 实验例： 将实施例1~实施例4制备的球形磷酸铁锂与锂离子电池负极材料人造石墨，以 偏氟乙烯为极板粘结剂，分别制成锂离子电池的正极片与负极片，以聚丙烯微孔膜为电极 隔膜，以体积比碳酸二甲酯：碳酸二乙酯：碳酸乙烯酯=1 :1 :1的lmol/L的六氟磷酸锂为电 解液组装成锂离子电池。 表1实施例制备的锂离子正极材料性能表【主权项】1. ，其特征在于包括以下步骤： 1) 、将锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物于球磨机中研磨0. 1~10小时，得混合 物，在保护气氛中将混合物于300~600°C加热处理4~30小时得到前躯体； 2) 、将前躯体、碳源、高分子网络剂、阴离子添加剂、阳离子添加剂在球磨机中混合研磨 0. 2~10小时，再在保护气氛中于400~900°C进行二次煅烧处理4~30小时，最后进行 球磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。2. 根据权利要求1所述的，其特征 在于：所述高分子网络剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的一种或几 种。3. 根据权利要求1所述的，其特征 在于：所述锂源为锂化合物的一种或几种，所述铁源为铁化合物的一种或几种，所述磷源为 磷酸化合物的一种或几种，所述碳源为葡萄糖、维生素c、环糊精、乙炔黑中的一种或几种， 所述阳离子添加剂为211、1%31、&^(1、他元素中的一种或几种，所述阴离子添加剂为5、？ 元素中的一种或两种。4. 根据权利要求3所述的，其特征 在于：所述锂化合物为碳酸锂、磷酸二氢锂；所述铁化合物为草酸亚铁、正磷酸铁、氧化铁； 所述磷酸化合物为正磷酸铁、磷酸二氢铵、磷酸二氢锂、磷酸。5. 根据权利要求1所述的，其特征 在于：所述加热处理工序和二次煅烧处理工序的保护气氛为氮气、氩气和氢气中的一种或 几种。【专利摘要】本专利技术公开了，首先将锂源化合物、铁源化合物和磷源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子网络分散技术制备球形磷酸铁锂的方法，其特征在于包括以下步骤：1）、将锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物于球磨机中研磨0.1～10小时，得混合物，在保护气氛中将混合物于300～600℃加热处理4～30小时得到前躯体；2）、将前躯体、碳源、高分子网络剂、阴离子添加剂、阳离子添加剂在球磨机中混合研磨0.2～10小时，再在保护气氛中于400～900℃进行二次煅烧处理4～30小时，最后进行球磨破碎处理得到球形的磷酸铁锂产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：常敬杭，程迪，徐云军，尹正中，王宗衡，李涛，韩红芳，
申请(专利权)人：河南科隆新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41