本发明专利技术公开了一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法。该方法包括步骤：以铁源、磷源、锂源或磷锂源和碳源为原料，经过初步混匀后，将混合物进行干法机械活化。本发明专利技术的方法采用机械化学活化处理得到固溶态前驱物，在高能下使各原料组分不断的挤压、碰撞、形变，从而达到分子级的混匀，使得颗粒和晶粒更加细小，得到纳米级粉体，从而缩短锂离子在粉体内部传输路径，大大改善磷酸铁锂正极材料倍率及低温性能，磷酸铁锂正极材料15C倍率放电克容量可达133.79mAh/g，低温‑20℃容量保持率可达80％以上；无需湿法研磨工艺，省去干燥工序，有效降低了生产过程中的能耗，从而大大降低生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池正极材料制备
，尤其涉及一种机械力化学活化干法制备前驱体为基础的磷酸铁锂的制备方法。
技术介绍
磷酸亚铁锂(LiFePO4)，也称为磷酸铁锂，是一种新型的锂离子电池正极材料，具有原材料来源广泛、环境友好、安全性高及循环寿命长等优点，近年来在动力及储能锂离子电池领域得到了广泛应用。但是在电动汽车、汽车启动电源等领域，对磷酸铁锂正极材料的低温及倍率放电性能要求较高，尤其是汽车启动电源领域，要求磷酸铁锂正极材料能够持续在30C倍率放电，低温-20℃放电容量保持率至少在70％以上。传统方法生产得到的磷酸铁锂正极材料在低温及倍率性能上存在缺陷，要达到上述性能难度较大。目前采用的主要措施是一次粒子纳米化或金属离子掺杂，通过提高磷酸铁锂正极材料的电子导电率与锂离子迁移率，提高磷酸铁锂正极材料的低温及倍率性能。但是上述两种方法均是在水相或者有机相条件下，通过长时间研磨物料来实现。一方面，长时间的研磨需要消耗大量的电能或其他能源，另一方面，研磨后的物料含有水或有机溶剂，需要大量的能量用于将水或者有机溶剂由液态转化为气态，与物料分离，从而达到干燥的目的，因此上述两种生产方法的能耗大，不利于企业的节能降耗和清洁化生产。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法，该方法采用干法制备磷酸铁锂前驱体，无须干燥，直接烧结，生产流程短，且易于工业化控制，制备的纳米级磷酸铁锂正极材料具有成本低、低温及倍率性能高等优点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括步骤：以铁源、磷源、锂源或磷锂源和碳源为原料，经过初步混匀后，将混合物进行干法机械活化，得到各组分达到分子级混匀的前躯物，前驱物经过一次预烧，再次包碳后，经过二次煅烧得到纳米级磷酸铁锂。根据以上方案，作为锂离子电池正极活性材料。本专利技术的一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下具体步骤：(1)混匀：将铁源、磷源、锂源或磷锂源和碳源按照摩尔比Fe：P：Li：C＝1：1：(0.9-1.1)：(0.2-0.6)，在混料机中进行初步混匀；(2)干法机械活化：将步骤(1)中所得到的混合物放置于研磨设备中，活化2-12h，过100目筛得到干粉前驱物；(3)预烧：将步骤(2)中所得到的前驱物，在惰性气体的保护下，放入窑炉中350-500℃低温煅烧3-6h，得到磷酸铁锂预烧料；(4)二次包碳：将步骤(3)中所得到的磷酸铁锂预烧料放入混料机，按Fe：C＝1：(0.2-0.6)加入碳源，混匀得到磷酸铁锂前驱体；(5)烧结：将步骤(4)中所得到的磷酸铁锂前驱体，在惰性气体的保护下，放入窑炉中升温至550-700℃进行烧结5-12h，冷却物料至20-100℃，即可得到颗粒细小均匀、低温及倍率性能好的磷酸铁锂正极材料。步骤(1)中所述的铁源为磷酸铁、草酸亚铁、氧化铁红、高纯磁铁精矿粉中的一种或一种以上；所述的磷源为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸铁中的一种或一种以上；所述的锂源为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、甲酸锂、草酸锂中的一种或一种以上；所述的磷锂源为磷酸锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂中的一种或一种以上；所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉、纤维素、柠檬酸、聚丙烯、聚乙烯、导电炭黑、石墨、碳纳米管、纳米碳纤维、纳米碳微球中的一种或一种以上；所述的混料机为V型混料机、锥形混料机、斜式混料机、三维混料机中的一种。进一步的，步骤(2)中所述的研磨设备为辊磨机、棒磨机、双行星球磨机、振动磨、超微粉碎机中的一种，所述的机械化学活化时间为4-10h。进一步的，步骤(3)中所述的惰性气体为高纯氩气、高纯氮气、高纯氦气、高纯氖气中的一种或一种以上；所述的窑炉为辊道窑、隧道窑、推板窑、网带窑、回转窑、钟罩炉中的一种。进一步的，步骤(3)中的预烧工艺为：升温速率为2-10℃/min，保温温度为350-500℃，焙烧时间为4-6h，物料冷却至20-60℃。进一步的，步骤(4)中所述的惰性气体为高纯氩气、高纯氮气、高纯氦气、高纯氖气中的一种或一种以上；所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉、纤维素、柠檬酸、聚丙烯、聚乙烯、导电炭黑、石墨、碳纳米管、纳米碳纤维、纳米碳微球中的一种或一种以上；所述的混料机为V型混料机、锥形混料机、斜式混料机、三维混料机中的一种。进一步的，步骤(5)中所述的惰性气体为高纯氩气、高纯氮气、高纯氦气、高纯氖气中的一种或一种以上；所述的窑炉为辊道窑、隧道窑、推板窑、网带窑、回转窑、钟罩炉中的一种。进一步的，步骤(5)中的烧结工艺为：升温速率为5-15℃/min，保温温度为550-700℃，焙烧时间为5-8h，物料冷却至20-80℃。本专利技术的制备方法与现有的磷酸铁锂正极材料的制备方法相比，具有以下特点：(1)采用机械化学活化处理得到固溶态前驱物，在高能下使各原料组分不断的挤压、碰撞、形变，从而达到分子级的混匀，使得颗粒和晶粒更加细小，得到纳米级粉体，从而缩短锂离子在粉体内部传输路径，大大改善磷酸铁锂正极材料倍率及低温性能，磷酸铁锂正极材料15C倍率放电克容量可达133.79mAh/g，低温-20℃容量保持率可达80％以上；(2)无需湿法研磨工艺，省去干燥工序，有效降低了生产过程中的能耗，从而大大降低生产成本；(3)采用低温预烧工艺，使磷酸铁锂晶体生成更加完好，结构更加稳定，颗粒尺寸更加细小、均匀，从而提高磷酸铁锂正极材料的电化学性能；(4)采用两步包碳工艺，从而使得颗粒内部及外部都能均匀包碳，提高磷酸铁锂正极材料的低温及倍率性能。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术实施例1生产的磷酸铁锂SEM图；图2是本专利技术实施例1生产的磷酸铁锂XRD图；图3是本专利技术实施例1生产的磷酸铁锂室温下0.2C充放电曲线；图4是本专利技术实施例1生产的磷酸铁锂室温下不同倍率下的放电曲线。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。实施例1(1)称取10公斤纯度为99％的FePO4·2H2O、2.314公斤纯度为99.5％的LiOH·H2O和703.52克葡萄糖置于V型混料机中混合2h；(2)将步骤(1)中所得到的混合物加入辊磨机中机械化学活化5h，过100目筛得到干粉前驱物；(3)将步骤(2)中所得到的的前驱物放入网带窑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：以铁源、磷源、锂源或磷锂源和碳源为原料，经过初步混匀后，将混合物进行干法机械活化，得到各组分达到分子级混匀的前躯物，前驱物经过一次预烧，再次包碳后，经过二次煅烧得到纳米级磷酸铁锂。
【技术特征摘要】
1.一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，
包括步骤：以铁源、磷源、锂源或磷锂源和碳源为原料，经过初步混匀后，将
混合物进行干法机械活化，得到各组分达到分子级混匀的前躯物，前驱物经过
一次预烧，再次包碳后，经过二次煅烧得到纳米级磷酸铁锂。
2.根据权利要求1所述的机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方
法，其特征在于，包括如下具体步骤：
(1)混匀：将铁源、磷源、锂源或磷锂源和碳源按照摩尔比Fe：P：Li：
C＝1：1：(0.9-1.1)：(0.2-0.6)，在混料机中进行初步混匀；
(2)干法机械活化：将步骤(1)中所得到的混合物放置于研磨设备中，
活化2-12h，过100目筛得到干粉前驱物；
(3)预烧：将步骤(2)中所得到的前驱物，在惰性气体的保护下，放入
窑炉中350-500℃低温煅烧3-6h，得到磷酸铁锂预烧料；
(4)二次包碳：将步骤(3)中所得到的磷酸铁锂预烧料放入混料机，按
Fe：C＝1：(0.2-0.6)加入碳源，混匀；
(5)烧结：将步骤(4)中所得到的混合物，在惰性气体的保护下，放入
窑炉中升温至550-700℃进行烧结5-12h，冷却物料至20-100℃，即可得到颗粒
细小均匀、低温及倍率性能好的磷酸铁锂正极材料。
3.根据权利要求1或2所述的机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制
备方法，其特征在于，所述的铁源为磷酸铁、草酸亚铁、氧化铁红、高纯磁铁
精矿粉中的一种或一种以上；所述的磷源为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、
磷酸铁中的一种或一种以上；所述的锂源为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、甲酸
锂、草酸锂中的一种或一种以上；所述的磷锂源为磷酸锂、磷酸二氢锂、磷酸
氢二锂中的一种或一种以上；所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉、纤维
素、柠檬酸、聚丙烯、聚乙烯、导电炭黑、石墨、碳纳米管、纳米碳纤维、纳
米碳微球中的一种或一种以上；所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王以存，鲁俊，杨洋，王志鹏，陈思学，
申请(专利权)人：中钢集团安徽天源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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