一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供了一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、应用，涉及锂离子电池技术领域。具体而言，包括如下步骤：将磷酸铁、锂源和碳源充分混合，而后依次进行湿法研磨和喷雾干燥；将干燥后的物料与钛源充分混合后进行煅烧，煅烧后得到磷酸铁锂正极材料；通过测试由磷酸铁锂正极材料制得的极片的压实密度及原料的质量比，代入特定的关系式计算得到参量I，同时限定0.4＜I＜1.6。本发明专利技术针对现有技术中磷酸铁锂材料的导电性差、容量低、循环稳定性差等缺陷，通过合理调控钛掺杂量、碳包覆量以及极片压实之间的关系来提高材料的导电性，减少颗粒之间团聚，增加材料的抗压能力，同时保证磷酸铁锂材料容量正常发挥而且不影响其循环使用寿命。料容量正常发挥而且不影响其循环使用寿命。料容量正常发挥而且不影响其循环使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂(LiFePO4)由于安全性能好、循环寿命长、原材料来源广泛、无环境污染等优点，自1997年首次发现其可逆嵌锂－脱锂特性以来就一直是锂离子电池正极材料研究开发的热点，并被公认为是最具发展潜力的锂离子动力电池正极材料之一。目前磷酸铁锂已经进入实用化阶段，但磷酸铁锂仍然存在着一些应用问题，其中最主要的就是充放电倍率性能差；而导致其充放电倍率性能差的主要原因为锂离子传导速率低、材料的电子电导率低等。为提高磷酸铁锂的电子或离子电导率，常用的技术路线有碳包覆和体相掺杂。在磷酸铁锂材料的实际合成时，经常是几种方法同时采用，几种机理作用共存。因而同时采用离子掺杂和碳包覆复合改性的方法是改善磷酸铁锂的电化学性能的有效途径。
[0003]CN201710971049.5公开了一种掺杂钛的磷酸铁锂正极材料的制备方法：将锂源化合物、磷源化合物、铁源化合物和金属钛作为原料,混合均匀后在熔炉中进行高温熔融,经水淬成颗粒,再与碳源化合物一起,经过研磨分散,使粒径达到D90≤0.2μm的细度指标,再通过喷雾干燥制粉,并在600～800℃的气氛炉中煅烧40～300分钟,冷却后得磷酸铁锂正极材料；通过采用高温熔融法,提高了磷酸铁锂正极材料的均匀性；引入金属钛粉,高温熔融状态下使熔液内的Fe
3+
还原成Fe
2+
,且使生成的Ti
4+
掺杂到磷酸铁锂结构中,通过形成空位来提高磷酸铁锂正极材料的电子传导率；通过研磨分散和覆碳来减小比表面积,提高磷酸铁锂正极材料的振实密度。然而该专利技术存在工艺流程复杂、危险、高能耗的缺陷，难以用于工业化批量生产。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，针对现有技术中所提供的磷酸铁锂材料的导电性差、容量低、循环稳定性差等缺陷，本专利技术通过合理调控钛掺杂量、碳包覆量以及所述磷酸铁锂正极材料制备的正极极片压实之间的关系来提高材料的导电性，减少颗粒之间团聚，增加材料的抗压能力，同时保证磷酸铁锂材料容量正常发挥而且不影响其循环使用寿命。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法制得的磷酸铁锂正极材料。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种所述的磷酸铁锂正极材料在锂离子电池领域的用途。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种磷酸铁锂正极材料的制备方法包括如下步骤：将磷酸铁、锂源和碳源充分混合，而后依次进行湿法研磨和喷雾干
燥；将干燥后的物料与钛源充分混合后进行煅烧，煅烧后得到磷酸铁锂正极材料；其中，以所述磷酸铁锂正极材料制得的正极极片的压实密度为I
P
，以所述碳源与所述磷酸铁的质量比为I
C
，以所述钛源与所述磷酸铁的质量比I
T
，通过下式计算得到参量I：I＝I
C
*(100I
P
)2/(8.28I
P
/I
T
)，所述参量I为：0.4＜I＜1.6。
[0009]优选地，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂或硝酸锂中的至少一种；
[0010]优选地，所述碳源包括乳酸、葡萄糖、聚乙二醇或柠檬酸中的至少一种；
[0011]优选地，所述钛源包括二氧化钛。
[0012]优选地，所述锂源中的锂与所述磷酸铁中的铁的摩尔比为0.95～1.05；
[0013]优选地，所述碳源与所述磷酸铁的质量比为0.04～0.1；
[0014]优选地，所述钛源与所述磷酸铁的质量比为0.003～0.006；
[0015]优选地，所述磷酸铁的铁磷比为0.99～1.01。
[0016]优选地，所述磷酸铁锂正极材料制得的正极极片的压实密度I
P
为2.2g/cm3～2.4g/cm3。
[0017]优选地，进行所述湿法研磨至物料的粒度为300nm～500nm；
[0018]优选地，进行所述湿法研磨后、进行所述喷雾干燥前包括：调整物料的固含量为30％～50％。
[0019]优选地，所述喷雾干燥的喷雾压力为0.2MPa～0.3MPa，所述喷雾干燥的温度为100℃～150℃。
[0020]优选地，所述煅烧包括：先以2℃/min～5℃/min的速度升温至700℃～750℃，而后保温6h～10h。
[0021]所述磷酸铁锂正极材料的制备方法制得的磷酸铁锂正极材料；以及所述的磷酸铁锂正极材料在锂离子电池领域的用途，包括但不限于基于所述的磷酸铁锂正极材料制备所得的锂电正极、锂离子电池或用电设备。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过控制各原料的质量比及制得的正极极片的压实密度、并计算参量I在限定范围内，使所制得的磷酸铁锂正极材料具有容量高、循环保持率好等优势；同时制备工艺简单，周期短，易合成，具有良好的应用前景。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是实施例1所制得的磷酸铁锂正极材料的首次充放电曲线图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保
护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]本专利技术通过如下具体的实施方式进行：一种磷酸铁锂正极材料的制备方法包括如下步骤：将磷酸铁、锂源和碳源充分混合，而后依次进行湿法研磨和喷雾干燥；将干燥后的物料与钛源充分混合后进行煅烧，煅烧后得到磷酸铁锂正极材料；其中，以所述磷酸铁锂正极材料制得的正极极片的压实密度为I
P
，以所述碳源与所述磷酸铁的质量比为I
C
，以所述钛源与所述磷酸铁的质量比I
T
，通过下式计算得到参量I：I＝I
C
*(100I
P
)2/(8.28I
P
/I
T
)，所述参量I为：0.4＜I＜1.6。
[0027]碳具有优良的导电性能，本专利技术在磷酸铁锂的合成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，包括如下步骤：将磷酸铁、锂源和碳源充分混合，而后依次进行湿法研磨和喷雾干燥；将干燥后的物料与钛源充分混合后进行煅烧，煅烧后得到磷酸铁锂正极材料；其中，以所述磷酸铁锂正极材料制得的正极极片的压实密度为I
P
，以所述碳源与所述磷酸铁的质量比为I
C
，以所述钛源与所述磷酸铁的质量比I
T
；所述I
P
以g/cm3计；通过下式计算得到参量I：I＝I
C
*(100I
P
)2/(8.28I
P
/I
T
)，所述参量I的值为：0.4＜I＜1.6。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂或硝酸锂中的至少一种；和/或，所述碳源包括乳酸、葡萄糖、聚乙二醇或柠檬酸中的至少一种；和/或，所述钛源包括二氧化钛。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源中的锂与所述磷酸铁中的铁的摩尔比为0.95～1.05；和/或，所述碳源与所述磷酸铁的质量比I
C
为0.04～0.1；和/或，所述钛源与所述磷酸铁的质量比I
T
为0.003～0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王壮，张树涛，李子郯，白艳，王亚州，杨红新，
申请(专利权)人：锂白新材料科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：