本发明专利技术提供了一次还原整形二次液相包覆法制备单晶高压实磷酸铁锂，通过使用锂源、铁源、磷源、少量碳源在液相体系下经过一次粗磨、一次细磨、一次喷雾、一次烧结得到磷酸铁锂前驱体，然后将得到的磷酸铁锂前驱体再次与碳源在液相体系下经过二次粗磨、二次细磨、二次喷雾、二次烧结得到最终的磷酸铁锂/碳复合材料。由于经过两次粗磨以及两次细磨，对原材料以及前驱体均达到一定整形的目的，所制备的磷酸铁锂/碳复合材料碳包覆质量高、一次颗粒大小均匀、表面光滑，同时表现出较好的加工性能、电化学性能以及更高的压实密度。学性能以及更高的压实密度。学性能以及更高的压实密度。
【技术实现步骤摘要】
一次还原整形二次液相包覆法制备单晶高压实磷酸铁锂
[0001]本专利技术涉及一种锂电池正极材料的制备方法，具体涉及一次还原整形二次液相包覆法制备单晶高压实磷酸铁锂。
技术介绍
[0002]目前，现有技术对锂电池正极材料电性能及压实密度提出了更高的要求。LiFePO4的理论容量为170mAh/g，其电化学反应在LiFePO4和FePO4两相间进行。目前，制备LiFePO4粉体主要的合成方法是一次烧结法，此外，还有水热法、溶胶凝胶法和微波合成法等。其中一次磷酸铁前驱体合成法是最成熟的方法，该方法简单方便，易于操作，如中国专利(CN108011102B)使用固态无水磷酸铁和碳酸锂为原材料固相法制备LiFePO4，该方法原材料通常混合不均匀，产物颗粒大，生产成本高；同时一次烧结制备的磷酸铁锂由于高温熔融的作用，所形成的新磷酸铁锂晶相为多晶且棱角多，形貌不规整，不利于粉体压实密度的提高，同时成品形貌受限于原料无水磷酸铁的形貌。中国专利(CN107834069B)采用一次反应碳源未考虑残留碳影响二次研磨效果影响，一次烧结温度350℃～550℃此时未形成纯相磷酸铁锂材料对一次整形几乎效果，那么在二次烧结过程仍有熔融形成新磷酸铁锂晶相过程，导致碳包覆不够全面，对产品压实与电性能无质的提高，对能量密度提高作用不大。
[0003]中国专利(CN102244241B)一种焦磷酸锂修饰的磷酸铁锂复合材料的制备方法，该方法将锂源、铁源、磷源在液态体系中按照一定比例混合均匀，得到的浆料经干燥处理后，在惰性气体氛围保护下作预烧结处理，即得到待修饰的磷酸铁锂；将预烧结产物与锂源、磷源再次在液态体系中按照一定比例混合均匀，得到的浆料经干燥处理后，在惰性气体氛围保护下作烧结处理。所获得的复合材料，作为锂离子电池正极材料时，可大幅度改善电池的倍率、低温以及循环性能，同时加工性能优良，极片的柔软性和卷绕性良好。但该专利技术未进行压实的相关研究，同时0.2C放电克容量相对较低。
[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种一次整形二次均匀包覆无新相形成的磷酸铁锂合成方法，通过使用二混(两次粗磨、两次细磨以达到材料的整形目的)二烧(两次烧结)工艺有效提高磷酸铁锂/碳复合材料的碳包覆质量、压实密度及电化学性能。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一次还原整形二次液相包覆法制备单晶高压实磷酸铁锂，该方法制备的磷酸铁锂/碳复合材料碳包覆质量高、一次颗粒大小均匀、表面光滑，同时表现出较好的加工性能、电化学性能以及更高的压实密度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供了一种制备磷酸铁锂材料的方法，包括以下步骤：
[0008](1)混合前驱体：将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物、碳源和水经粗磨混合均匀后，得到粗粉浆料；
[0009](2)将步骤(1)得到的粗粉浆料细磨、干燥、烧结后，得到磷酸铁锂前驱体；
[0010](3)二次整形：将磷酸铁锂前驱体、碳源与水粗磨混合均匀后，再次细磨，卸料、干燥，二次烧结，即得磷酸铁锂材料。
[0011]进一步地，所述锂源化合物中的锂、铁源化合物中的铁、磷源化合物中的磷按元素的摩尔比为1
‑
1.1：0.9
‑
1：1.0
‑
1.05。
[0012]进一步地，所述碳源中碳的含量占目标合成产物磷酸铁锂材料重量的0.1
‑
1％。
[0013]进一步地，步骤(3)中所述碳源与步骤(1)中所述碳源的摩尔比为1
‑
30:1。
[0014]进一步地，所述锂源化合物包括碳酸锂、氢氧化锂和醋酸锂中的一种或几种。
[0015]进一步地，所述铁源化合物包括三氧化二铁、硝酸铁、四氧化三铁、羟基氧化铁中的一种或几种。
[0016]进一步地，所述磷源化合物包括磷酸、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或几种。
[0017]进一步地，所述碳源包括蔗糖、葡萄糖、乳糖和柠檬酸的一种或几种。
[0018]进一步地，所述磷酸铁锂材料最终碳含量为1.2％
‑
5％。
[0019]进一步地，步骤(2)和步骤(3)中所述干燥为喷雾干燥。
[0020]进一步地，步骤(2)和步骤(3)中所述烧结的温度均为600
‑
800℃，升温的速度均为5
‑
30℃/min，恒温时间均为3
‑
4h。
[0021]进一步地，步骤(2)和步骤(3)中所述烧结在惰性气体或还原气体下进行。
[0022]本专利技术还提供了上述的方法制备得到的单晶高压实磷酸铁锂。
[0023]本专利技术所取得的技术效果是：
[0024](1)本专利技术的一次烧结后形成磷酸铁锂前驱体再进行球形研磨对材料进行了有效整形，使得最终合成磷酸铁锂里具有超高的粉末压实及电池极片压实，其粉末压实高达2.7g/cm3
[0025](2)本专利技术利用二次烧结匀相包碳，碳的包覆更为致密，使得最终合成磷酸铁锂电性能优异，0.1C放电克容量可高达158.5mAh/g。
[0026](3)由于一混过程中加入少量碳源还原三价铁，避免了后期二次包碳过程中三价铁的反应不完全，使得产品纯度、稳定性有所再次提高。
[0027](4)本专利技术方法制备的正极材料磷酸铁锂结晶好、粒径小、单晶产品，对后期制作锂电池后，此方法合成磷酸铁锂可支撑更高电压充放电，结构不容易坍塌。
附图说明
[0028]图1是实施例1经过整形后磷酸铁锂SEM形貌图；
[0029]图2是对比例1经过整形前磷酸铁锂SEM形貌图。
具体实施方式
[0030]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]在进一步描述本专利技术具体实施方式之前，应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体
实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。
[0032]当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同意义。
[0033]值得说明的是，本专利技术中使用的原料均为普通市售产品，因此对其来源不做具体限定。
[0034]实施例1：
[0035]按摩尔比Li：Fe：P＝1.05：1：1.03进行投料。投料过程如下：依次称取234g碳酸锂Li2CO3(99.5％)，490g三氧化二铁Fe2O3(98％)，713g磷酸H3PO本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备磷酸铁锂材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)混合前驱体：将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物、碳源和水经粗磨混合均匀后，得到粗粉浆料；(2)将步骤(1)得到的粗粉浆料细磨、干燥、烧结后，得到磷酸铁锂前驱体；(3)二次整形：将磷酸铁锂前驱体、碳源与水粗磨混合均匀后，再次细磨，卸料、干燥，二次烧结，即得磷酸铁锂材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述锂源化合物中的锂、铁源化合物中的铁、磷源化合物中的磷按元素的摩尔比为1
‑
1.1：0.9
‑
1：1.0
‑
1.05。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述碳源中碳的含量占目标合成产物磷酸铁锂材料重量的0.1
‑
1％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述碳源与步骤(1)中所述碳源的摩尔比为1<...
【专利技术属性】
技术研发人员：程冲，
申请(专利权)人：程冲，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。