磷酸铁锂锂电池正极材料制造技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂锂电池正极材料，其包括正极活性物质，其为其为掺杂有质量百分比为0.1％的钛、质量百分比为0.2％的镁和质量百分比为0.1％的银的改性磷酸铁锂；正极活性物质的制备方法具体为：1)制得第一磷酸铁锂；2)将第一磷酸铁锂均分为两等份，分别制得第一预制磷酸铁锂和第二预制磷酸铁锂；3)制得第二磷酸铁锂，并将第一预制磷酸铁锂、第二预制磷酸铁锂和第二磷酸铁锂混合均匀，得正极活性物质。本发明专利技术能够提高磷酸铁锂锂电池正极材料的导电性能和振实密度，从而提高电池的发电电压的稳定性，延长电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂锂电池正极材料
本专利技术涉及锂电池电极材料
更具体地说，本专利技术涉及一种磷酸铁锂锂电池正极材料。
技术介绍
锂电池是一种比能量高的储能器件，具有放电电压稳定，工作温度范围宽，自放电率低，循环充放电、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。目前，随着锂离子电池的应用领域越来越广泛，不同用户对锂离子电池的要求也不相同。在低温锂电池这一领域，对低温放电的容量要求越来越高。作为影响锂电池性能的重要组件，锂电池的正极活性物质的作用至关重要。目前锂电池的正极活性物质包括二硫化铁、钴酸锂、磷酸铁锂等，其中磷酸铁锂的安全性能与循环寿命是其它电池材料无法比拟的。然而现有技术中，常用的磷酸铁锂正极材料存在堆积密度低和导电性差的缺陷，严重阻碍了磷酸铁锂在实际应用中的大力推广。因此，寻找一种具有改性的正极活性物质的锂电池正极材料，以达到提高整体电极导电性能和增大放电容量的目的，已经成为业界普遍关注的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种磷酸铁锂锂电池正极材料，通过不同的合成方法得到不同改性的磷酸铁锂，并将三种改性的磷酸铁锂进行均匀的混合得到掺杂有多种金属离子的正极活性物质，将三种不同粒径的导电物质进行合理有效的混合得到复合导电剂，由上述正极活性物质和复合导电剂作为本专利技术锂电池的正极材料，能够提高磷酸铁锂锂电池正极材料的导电性能和振实密度，从而提高电池的发电电压的稳定性，延长电池的使用寿命。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种磷酸铁锂锂电池正极材料，其包括正极活性物质，其为掺杂有质量百分比为0.1％的钛、质量百分比为0.2％的镁和质量百分比为0.1％的银的改性磷酸铁锂；所述正极活性物质的制备方法具体为：1)以草酸亚铁、碳酸锂和磷酸二氢铵为原料，在673k下采用固相法预合成的第一磷酸铁锂；2)将第一磷酸铁锂均分为两等份，将第一等份的所述第一磷酸铁锂、草酸镁和所述第一磷酸铁锂重量的0.1～0.3％的聚乙烯醇放入玛瑙的球磨罐中，选用陶瓷材质的研磨球，进行球磨8～10h后在氮气保护下，温度为480～520℃的环境中恒温6～8h，然后自然冷却至室温，得第一预制磷酸铁锂；将第二等份的所述第一磷酸铁锂放入硝酸银的溶液中，并向其中加入与硝酸银摩尔比1:1的抗坏血酸钠充分搅拌1～3h，过滤，将滤渣置于氮气保护下的480～520℃的环境中恒温1～3h，得第二预制磷酸铁锂；3)以氢氧化锂、草酸亚铁、二氧化钛和磷酸氢二胺为原料用固相法合成得第二磷酸铁锂，将所述第一预制磷酸铁锂、所述第二预制磷酸铁锂和所述第二磷酸铁锂放入聚四氟乙烯的球磨罐中，向其中加入所述第二磷酸铁锂3.2倍重量的无水乙醇球磨3～5h，然后将球磨罐中的物料置于真空干燥箱中，60～70℃下恒温2～4h，取出干燥物置于研磨钵中研磨成粉末，即得所述正极活性物质；其中，所述第二磷酸铁锂和所述第一磷酸铁锂的重量比为1:2。优选的是，所述的磷酸铁锂锂电池正极材料，还包括导电剂，其为重量比为1:2:3:0.5碳纤维、碳纳米管、炭黑和石墨烯形成的复合物；所述导电剂的制备方法具体为：将炭黑分为重量比为2:1的第一份和第二份，将第一份炭黑与碳纳米管置于装有无水乙醇的球磨罐中，球磨2h后取出，100℃真空干燥10h，得第一导电物料；将第二份炭黑与碳纤维放入装有无水乙醇的球磨罐中，球磨2h后取出，100℃真空干燥10h，得第二导电物料；将第一导电物料倒入石墨烯中充分搅拌混匀2～4h，然后再向其中加入第二导电物料充分搅拌混匀4～6h，即得所述导电剂。优选的是，所述的磷酸铁锂锂电池正极材料，还包括粘结剂，其包括重量比为3:1:1的丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和聚甲基丙烯酸。优选的是，所述的磷酸铁锂锂电池正极材料还包括分散剂，所述分散剂包括重量比为2:1的聚乙二醇和聚乙烯醇。优选的是，所述的磷酸铁锂锂电池正极材料还包括分散剂，还包括溶剂，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。优选的是，所述的磷酸铁锂锂电池正极材料还包括分散剂，所述正极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂和所述分散剂的质量比90.8:3.1～4.5:3.1～4.5:0.9～1.5，所述溶剂与所述正极活性物质的质量比为2.5:1。优选的是，所述的磷酸铁锂锂电池正极材料还包括分散剂，所述碳纤维为负载有铜类化合物的纳米碳纤维。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术通过不同的合成方法得到不同改性的磷酸铁锂，并将三种改性的磷酸铁锂进行均匀的混合得到掺杂有多种金属离子的正极活性物质，使得正极活性物质具有更加完善的性能，导电性能更强，提高了振实密度，从而减少电解液对正极材料的溶解，延长电池的使用寿命，通过加入了钛、镁和银增加了电池的电容量和自放电率；2、锂电池的导电剂常用的有碳纤维、碳纳米管等物质，炭黑的粒径小，传导距离小，导电性好，但是极易发生团聚，与活性物质不易均匀混合，碳纤维和碳纳米管具有极佳的轴向一维导电能力，但是它们的粒径大，需要的传导距离大；将碳纤维、碳纳米管分别与炭黑混合，使得粒径小、导电性好的炭黑进入碳纤维和碳纳米管的孔径和空隙中，增加了活性物质的相互接触，提高了整体电极的电导，并可缓解充放电过程中体积变化带来的应力，提高电池寿命，将炭黑和碳纳米管形成的第一导电物料先于石墨烯混合，随后加入炭黑与碳纤维形成的第二导电物料，使得第一导电物料和第二导电物料填充入石墨烯堆积形成的空隙中，使得正极材料的堆积密度大，减少材料占用空间，缩小电池体积，且可提高锂电池电极的效率和循环寿命。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂<实施例1>一种磷酸铁锂锂电池正极材料，其包括：正极活性物质，其为掺杂有质量百分比为0.1％的钛、质量百分比为0.2％的镁和质量百分比为0.1％的银的改性磷酸铁锂；所述正极活性物质的制备方法具体为：1)以草酸亚铁、碳酸锂和磷酸二氢铵为原料，在673k下采用固相法预合成的第一磷酸铁锂；2)将第一磷酸铁锂均分为两等份，将第一等份的所述第一磷酸铁锂、草酸镁和所述第一磷酸铁锂重量的0.1％的聚乙烯醇放入玛瑙的球磨罐中，选用陶瓷材质的研磨球，进行球磨8h后在氮气保护下，温度为480℃的环境中恒温6h，然后自然冷却至室温，得第一预制磷酸铁锂；将第二等份的所述第一磷酸铁锂放入硝酸银的溶液中，并向其中加入与硝酸银摩尔比1:1的抗坏血酸钠充分搅拌1h，过滤，将滤渣置于氮气保护下的480℃的环境中恒温1h，得第二预制磷酸铁锂；3)以氢氧化锂、草酸亚铁、二氧化钛和磷酸氢二胺为原料用固相法合成得第二磷酸铁锂，将所述第一预制磷酸铁锂、所述第二预制磷酸铁锂和所述第二磷酸铁锂放入聚四氟乙烯的球磨罐中，向其中加入所述第二磷酸铁锂3.2倍重量的无水乙醇球磨3h，然后将球磨罐中的物料置于真空干燥箱中，60℃下恒温2h，取出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂锂电池正极材料，其特征在于，其包括正极活性物质，其为掺杂有质量百分比为0.1％的钛、质量百分比为0.2％的镁和质量百分比为0.1％的银的改性磷酸铁锂；所述正极活性物质的制备方法具体为：1)以草酸亚铁、碳酸锂和磷酸二氢铵为原料，在673k下采用固相法合成得到的第一磷酸铁锂；2)将第一磷酸铁锂均分为两等份，将第一等份的所述第一磷酸铁锂、草酸镁和所述第一磷酸铁锂重量的0.1～0.3％的聚乙烯醇放入玛瑙的球磨罐中，选用陶瓷材质的研磨球，进行球磨8～10h后在氮气保护下，温度为480～520℃的环境中恒温6～8h，然后自然冷却至室温，得第一预制磷酸铁锂；将第二等份的所述第一磷酸铁锂放入硝酸银的溶液中，并向其中加入与硝酸银摩尔比1:1的抗坏血酸钠充分搅拌1～3h，过滤，将滤渣置于氮气保护下的480～520℃的环境中恒温1～3h，得第二预制磷酸铁锂；3)以氢氧化锂、草酸亚铁、二氧化钛和磷酸氢二胺为原料用固相法合成得第二磷酸铁锂，将所述第一预制磷酸铁锂、所述第二预制磷酸铁锂和所述第二磷酸铁锂放入聚四氟乙烯的球磨罐中，向其中加入所述第二磷酸铁锂3.2倍重量的无水乙醇球磨3～5h，然后将球磨罐中的物料置于真空干燥箱中，60～70℃下恒温2～4h，取出干燥物置于研磨钵中研磨成粉末，即得所述正极活性物质；其中，所述第二磷酸铁锂和所述第一磷酸铁锂的重量比为1:2。...

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂锂电池正极材料，其特征在于，其包括正极活性物质，其为掺杂有质量百分比为0.1％的钛、质量百分比为0.2％的镁和质量百分比为0.1％的银的改性磷酸铁锂；所述正极活性物质的制备方法具体为：1)以草酸亚铁、碳酸锂和磷酸二氢铵为原料，在673k下采用固相法合成得到的第一磷酸铁锂；2)将第一磷酸铁锂均分为两等份，将第一等份的所述第一磷酸铁锂、草酸镁和所述第一磷酸铁锂重量的0.1～0.3％的聚乙烯醇放入玛瑙的球磨罐中，选用陶瓷材质的研磨球，进行球磨8～10h后在氮气保护下，温度为480～520℃的环境中恒温6～8h，然后自然冷却至室温，得第一预制磷酸铁锂；将第二等份的所述第一磷酸铁锂放入硝酸银的溶液中，并向其中加入与硝酸银摩尔比1:1的抗坏血酸钠充分搅拌1～3h，过滤，将滤渣置于氮气保护下的480～520℃的环境中恒温1～3h，得第二预制磷酸铁锂；3)以氢氧化锂、草酸亚铁、二氧化钛和磷酸氢二胺为原料用固相法合成得第二磷酸铁锂，将所述第一预制磷酸铁锂、所述第二预制磷酸铁锂和所述第二磷酸铁锂放入聚四氟乙烯的球磨罐中，向其中加入所述第二磷酸铁锂3.2倍重量的无水乙醇球磨3～5h，然后将球磨罐中的物料置于真空干燥箱中，60～70℃下恒温2～4h，取出干燥物置于研磨钵中研磨成粉末，即得所述正极活性物质；其中，所述第二磷酸铁锂和所述第一磷酸铁锂的重量比为1:2。2.如权利要求1所述的磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：易鉴荣，唐臻，林荔珊，
申请(专利权)人：柳州豪祥特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45