一种磷酸铁锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将磷酸铁分散于分散剂中，得到磷酸铁的分散液A；（2）将碳酸锂和氯化镁掺杂剂分散于分散剂中，得到锂源‑镁源掺杂剂分散液B；（3）将磷酸铁的分散液A缓缓加入锂源‑镁源掺杂剂分散液B中，反应制得磷酸铁锂材料粗料；（4）将磷酸铁锂材料粗料与碳源葡萄糖在分散介质乙醇中研磨混合均匀，干燥，在氮气体保护气氛下，于700‑750℃温度下烧结12‑24h，自然冷却至室温，即得到磷酸铁锂正极材料。本发明专利技术采用非原位碳包覆，同时，烧结过程中进行碳包覆，限制磷酸铁锂材料在长时间的高温烧结过程中晶体颗粒的增长，进一步提高了材料的电子导电率和离子扩散速率，具有较好的倍率充放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂正极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池磷酸铁锂正极材料的表面修饰与改性，具体是一种磷酸铁锂正极材料的制备方法。
技术介绍
随着动力电池和储能电池的产业的飞速发展，人们对于锂离子电池的使用寿命和安全性提出了更高的要求。相对于其他传统的正极材料，磷酸铁锂材料具有原料丰富、价格低廉、绿色环保、工作电压适中、热稳定性好、尤其是磷酸铁锂材料具有循环性能好和安全性能高这两大显著特点，因此成为动力和储能锂离子电池首选的正极材料，引起了人们的广泛关注和研究。但是，磷酸铁锂材料仍然存在着电子电导率和离子迁移率较低、高温循环容量衰减、低温性能差、物理加工性能差等问题，因此，磷酸铁锂材料的改性一直是人们研究的热点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磷酸铁锂正极材料的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磷酸铁分散于特制分散剂中，得到磷酸铁的分散液A；(2)将碳酸锂和氯化镁掺杂剂分散于特制分散剂中，得到锂源-镁源掺杂剂分散液B；(3)将磷酸铁的分散液A缓缓加入锂源-镁源掺杂剂分散液B中，反应制得磷酸铁锂材料粗料；(4)将磷酸铁锂材料粗料与碳源葡萄糖在分散介质乙醇中研磨混合均匀，在88℃条件下干燥，在氮气体保护气氛下，于788-778℃温度下烧结12-24h，自然冷却至室温后，即得到表面具有均匀碳包覆的粒径颗粒较小的改性磷酸铁锂正极材料。优选的，所述步骤(1)和步骤(2)的特制分散剂包含醇类和界面改性剂；其中醇类为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种；界面改性剂为非离子聚氧乙烯醚类表面活性剂。优选的，所述特制分散剂醇类与界面改性剂的重量比为188:8.7-7。优选的，所述锂源、镁源掺杂剂、磷酸铁的用量使Li：Mg：Fe：P的摩尔比为(1-X):X:1:1，8.882≤X≤8.887。优选的，所述步骤(3)的反应条件为：控制A液的流速为78-188ml/min，在密闭的反应釜中进行，温度为178-278℃，保温6-12h。优选的，所述步骤(4)中碳源占磷酸铁锂材料粗料重量的1-18％，分散介质乙醇与磷酸铁锂材料粗料的重量比为1:1，研磨时间为6-12h，干燥时间为6-12h。本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用磷酸铁为原料，减少采用铁源、磷源合成磷酸铁过程中杂质相的生成；2、本专利技术将磷酸铁和锂源-镁源掺杂源分别预分散，有利于反应完全，并使材料颗粒粒径均匀有序；3、磷酸铁锂锂位掺杂镁，使材料产生良好的空穴导电能力，提高了材料的电子导电率和离子扩散速率，有利于改善材料的电性能；4、本专利技术采用非原位碳包覆，有利于磷酸铁锂材料的生成，同时，烧结过程中进行碳包覆，限制磷酸铁锂材料在长时间的高温烧结过程中晶体颗粒的增长，进一步提高了材料的电子导电率和离子扩散速率。通过以上措施，实现了表面具有均匀碳包覆的粒径颗粒较小的改性磷酸铁锂正极材料，这种材料具有较好的倍率充放电性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：(1)制备磷酸铁的分散液：将17gAEO-9在搅拌下溶于1L乙醇中，然后加入1mol磷酸铁，高速剪切分散1h，得到磷酸铁的分散液，记为A；(2)制备锂源-镁源掺杂剂分散液：将17gAEO-9在搅拌下溶于1L乙醇中，然后加入8.4977mol碳酸锂，高速剪切分散28min，然后加入8.887mol氯化镁，继续搅拌48min，得到锂源-镁源掺杂剂分散液，记为B；(3)将B液加入到高压反应釜中，然后将A液缓缓的加入到B液中，控制A液的流速为88ml/min，待A液加完后，密闭反应釜，在CO气氛条件下，升温至178℃，反应18h，反应完成后，降至室温冷却，打开反应釜，放出悬浮物，抽滤，得到固体沉淀物，然后将此沉淀物用乙醇洗涤三次，在188℃下烘干，得到磷酸铁锂材料粗料；(4)将制得的磷酸铁锂材料粗料破碎，然后加入粗料重量3％的葡萄糖，同时加入与粗料同重量的乙醇混合，研磨18h后在88℃条件下干燥18h，然后移入管式炉中进行烧结，在氮气气氛下升温至778℃，保温16h，整个过程中升温速率为7℃/min，氮气气体流量为28ml/min，烧结结束后自然冷却至室温，即得到磷酸铁锂正极材料。所得改性磷酸铁锂正极材料组装成扣式电池，分别以8.2C、1C、2C倍率进行放电，充电倍率固定为8.2C，充放电电压为2.8-4.8V。该扣式电池8.2C首次放电比容量为177mAh/g，1C首次放电比容量为147mAh/g，2C首次放电比容量为137mAh/g。实施例2：(1)制备磷酸铁的分散液：将7gAEO-9在搅拌下溶于1L甲醇中，然后加入1mol磷酸铁，高速剪切分散1h，得到磷酸铁的分散液，记为A；(2)制备锂源-掺杂剂镁源分散液：将18gAEO-9在搅拌下溶于1L甲醇中，然后加入8.499mol碳酸锂，高速剪切分散28min，然后加入8.882mol氯化镁，继续搅拌48min，得到锂源-镁源掺杂剂分散液，记为B；(3)将B液加入到高压反应釜中，然后将A液缓缓的加入到B液中，控制A液的流速为78ml/min，待A液加完后，密闭反应釜，在CO气氛条件下，升温至278℃，反应6h，反应完成后，降至室温冷却，打开反应釜，放出悬浮物，抽滤，得到固体沉淀物，然后将此沉淀物用乙醇洗涤三次，在188℃下烘干，得到磷酸铁锂材料粗料；(4)将制得的粗料破碎，然后加入粗料重量1％的葡萄糖，同时加入与粗料同重量的乙醇混合，研磨12h后在88℃条件下干燥6h，然后移入管式炉中进行烧结，在氮气气氛下升温至788℃，保温24h，整个过程中升温速率为7℃/min，氮气气体流量为28ml/min，烧结结束后自然冷却至室温，即可得到专利技术所述的磷酸铁锂正极材料。所得改性磷酸铁锂正极材料组装成扣式电池，分别以8.2C、1C、2C倍率进行放电，充电倍率固定为8.2C，充放电电压为2.8-4.8V。该扣式电池8.2C首次放电比容量为174mAh/g，1C首次放电比容量为147mAh/g，2C首次放电比容量为137mAh/g。实施例3：(1)制备磷酸铁的分散液：将28gAEO-9在搅拌下溶于1L乙醇中，然后加入1mol磷酸铁，高速剪切分散1h，得到磷酸铁的分散液，记为A；(2)制备锂源-镁源掺杂剂分散液：将28gAEO-9在搅拌下溶于1L乙醇中，然后加入8.4977mol碳酸锂，高速剪切分散28min，然后加入8.887mol氯化镁，继续搅拌48min，得到锂源-镁源掺杂剂分散液，记为B；(3)将B液加入到高压反应釜中，然后将A液缓缓的加入到B液中，控制A液的流速为188ml/min，待A液加完后，密闭反应釜，在CO气氛条件下，升温至288℃，反应12h，反应完成后，降至室温冷却，打开反应釜，放出悬浮物，抽滤，得到固体沉淀物，然后将此沉淀物用乙醇洗涤三次，在188℃下烘干，得到磷酸铁锂材料粗料；(4)将制得的粗料破碎，然后加入粗料重量18％的葡萄糖，同时加入与粗料同重量的乙醇混合，研磨6h后在88℃条件下干燥12h，然后移入管式炉中进行烧结，在氮气气氛下升温至727℃，保温12h，整个过程中升温速率为7℃/min，氮气气体流量为28ml/min，烧结结束后自然冷却至室温，即可得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将磷酸铁分散于特制分散剂中，得到磷酸铁的分散液A；（2）将碳酸锂和氯化镁掺杂剂分散于特制分散剂中，得到锂源‑镁源掺杂剂分散液B；（3）将磷酸铁的分散液A缓缓加入锂源‑镁源掺杂剂分散液B中，反应制得磷酸铁锂材料粗料；（4）将磷酸铁锂材料粗料与碳源葡萄糖在分散介质乙醇中研磨混合均匀，在80℃条件下干燥，在氮气体保护气氛下，于700‑750℃温度下烧结12‑24h，自然冷却至室温后，即得到表面具有均匀碳包覆的粒径颗粒较小的改性磷酸铁锂正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将磷酸铁分散于特制分散剂中，得到磷酸铁的分散液A；（2）将碳酸锂和氯化镁掺杂剂分散于特制分散剂中，得到锂源-镁源掺杂剂分散液B；（3）将磷酸铁的分散液A缓缓加入锂源-镁源掺杂剂分散液B中，反应制得磷酸铁锂材料粗料；（4）将磷酸铁锂材料粗料与碳源葡萄糖在分散介质乙醇中研磨混合均匀，在80℃条件下干燥，在氮气体保护气氛下，于700-750℃温度下烧结12-24h，自然冷却至室温后，即得到表面具有均匀碳包覆的粒径颗粒较小的改性磷酸铁锂正极材料。2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）的特制分散剂包含醇类和界面改性剂；其中醇类为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种；界面改性剂为非离子聚氧乙烯醚类表面活性剂。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐茂林，
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