一种自补锂磷酸铁锂复合正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种自补锂磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法，属于锂电池正极材料技术领域。所述一种自补锂磷酸铁锂复合正极材料磷酸铁锂材料、补锂剂、热解包覆碳层组成。其制备方法为将铁源、磷源、锂源、碳源混合、砂磨、干燥、烧结、气粉等步骤制备磷酸铁锂。将所得磷酸铁锂、补锂剂、碳源于高温搅拌釜中混合包覆后，再烧结、气粉制备自补锂磷酸铁锂复合正极材料。所述自补锂磷酸铁锂复合正极材料倍率性能高，循环稳定性好，同时避免了补锂剂单独使用时pH高、混合困难及环境稳定性差等问题。混合困难及环境稳定性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种自补锂磷酸铁锂复合正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于一种锂电池正极材料
，一种自补锂磷酸铁锂复合正极材料的制备方法
技术背景
[0002]锂离子电池的首次充放电阶段，在负极材料的界面会形成主要成分为锂盐 的固态电解质界面（Solid Electrolyte Interface，简称 SEI）。形成 SEI 膜是一个不可逆的过程，活性锂永久损失造成电首次循环的库伦效率 （ICE）降低。因此，在锂离子电池工作之前，向材料中掺入牺牲性添加 剂等预锂化（也就是“补锂”）技术路线应运而生。
[0003]常规补锂剂中镍酸锂惨碱问题严重，其腐蚀性、吸水性很强，材料颗粒 之间具有较强的团聚效应，且极其容易氧化，因此在使用过程中必须 严格控制水分含量，一旦吸水会生成大量的残碱，损耗设备。铁酸锂和磷酸铁锂易引起粒径不匹配，材料的振实密度较低，进而导致能量密度较低。还可能在全电池卷绕或叠片过程中正极片对隔膜刺穿，形成安全隐患；粒径太小（纳米级），其表面能高， 粒径易团聚，混料不均匀，表面易发生副反应。
[0004]目前的通常做法是通过水洗或包覆去减缓残碱现象，但是仍然会导致表面稳定性差。且单独使用会导致局部pH过高，分散性差等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述缺点进行改进。本专利技术制备磷酸铁锂复合正极材料，通过制备粒度较细磷酸铁锂和补锂剂进行混合包覆，再烧结的方式制备复合材料。
[0006]为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：本专利技术自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤包括：（1）将铁源、磷源、锂源、碳源混合、砂磨、干燥、烧结、气流粉碎步骤制备磷酸铁锂；（2）将步骤（1）所得磷酸铁锂与补锂剂、碳源、无水乙醇在惰性保护气作用下于搅拌釜中进行高温混合；（3）将步骤（2）所得高温混合产品进行机械破碎、再烧结、气流粉碎制得自补锂磷酸铁锂复合正极材料。
[0007]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤（1）中，所述的铁源磷源、锂源原子摩尔比为1:（1.00
‑
1.10）：（1.01
‑
1.04）。
[0008]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤（1）中，所述的烧结温度为700
‑
900℃。
[0009]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤（1）中，所述的气流粉碎后磷酸铁锂粒度D50为0.5
‑
1um。
[0010]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤（2）中，所述磷酸铁锂、补锂剂、碳源质量比为100:（0.5
‑
3）：（5
‑
20）。
[0011]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤（2）中，所述补锂剂为镍酸锂和铁酸锂中的一种或两种的组合。
[0012]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤（3）中，所述的再烧结温度为500
‑
800℃。
[0013]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，步骤（3）中，所述的气流粉碎制得自补锂磷酸铁锂复合正极材料粒度D50为1.0
‑
1.5um。
[0014]根据所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，所述的碳源为蔗糖、葡萄糖、可溶性淀粉、PEG、柠檬酸、酚醛树脂中的一种或几种的组合本专利技术技术方案有益效果为：本专利技术制备方法在现有的磷酸铁锂工业化产线基础上进行稍微改造均可实现，方便快速产业化。磷酸铁锂和补锂剂的混合在保护气作用下进行，并且表面进行了碳的再包覆，保证了混合的一致性避免混合不均导致电池局部析锂。且提高补锂剂使用过程的稳定性，避免因pH过高引起一系列合浆问题。此制备方法得到的磷酸铁锂复合材料，循环性能和倍率性能有显著提高。
附图说明
[0015]图1为实施例1制得的自补锂磷酸铁锂复合正极材料电镜图。
[0016]图2为实施例2制得的自补锂磷酸铁锂复合正极材料倍率性能曲线图。
[0017]图3为实施例3制得的自补锂磷酸铁锂复合材料的循环性能图。
实施方式
[0018]下面结合具体实施例进一步描述本专利技术，在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本专利技术的范围内。
实施例
[0019]本专利技术自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，制备步骤包括：（1）将2000g磷酸铁、500g碳酸锂、150g无水葡萄糖于纯水中混合、砂磨至400nm。浆料进行喷雾干燥、750℃
‑
8h烧结、气流粉碎至D50为0.6um得到磷酸铁锂。
[0020]（2）将步骤（1）所得磷酸铁锂1000g与铁酸锂1g、50g PEG
‑
2000、无水乙醇在氮气保护气作用下于搅拌釜中进行450℃混合。
[0021]（3）将步骤（2）所得高温混合产品进行机械破碎、650℃
‑
6h再烧结、气流粉碎至D50为1.2um制得自补锂磷酸铁锂复合正极材料。
[0022]产品性能检测：材料扣电首次0.1C充电容量达到170mAh/g。
[0023]对该实施例获得自补锂磷酸铁锂复合正极材料进行电镜拍照，获得如图1所示的电镜图。
实施例
[0024]本专利技术自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法，（1）将2000g磷酸铁、500g碳酸锂、150g无水葡萄糖于纯水中混合、砂磨至350nm。浆
料进行喷雾干燥、750℃
‑
8h烧结、气流粉碎至D50为0.8um得到磷酸铁锂。
[0025]（2）将步骤（1）所得磷酸铁锂1000g与镍酸锂1.5g、60g PEG
‑
2000、无水乙醇在氮气保护气作用下于搅拌釜中进行450℃混合。
[0026]（3）将步骤（2）所得高温混合产品进行机械破碎、650℃
‑
8h再烧结、气流粉碎至D50为1.4um制得自补锂磷酸铁锂复合正极材料。
[0027]产品性能检测：充放电倍率10C克容量127mAh/g。
[0028]对该实施例获得自补锂磷酸铁锂复合正极材料进行倍率性能测试，获得如图2中的倍率性能曲线图。
实施例
[0029]本专利技术自补锂磷酸铁锂复合正极材料制备方法：（1）将1600g二氧化三铁、2300g磷酸二氢铵、、754g碳酸锂、300gPEG400于纯水中混合、砂磨至350nm。浆料进行喷雾干燥、750℃
‑
8h烧结、气流粉碎至D50为0.7um得到磷酸铁锂。
[0030]（2）将步骤（1）所得磷酸铁锂1000g与铁酸锂1.5g、50g无水葡萄糖、无水乙醇在氮气保护气作用下于搅拌釜中进行350℃混合。
[0031]（3）将步骤（2）所得高温混合产品进行机械破碎、650℃
‑
8h再烧结、气流粉碎至D50为1.3um本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自补锂磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：（1）将铁源、磷源、锂源、碳源混合、砂磨、干燥、烧结、气流粉碎步骤制备磷酸铁锂；（2）将步骤（1）所得磷酸铁锂与补锂剂、碳源、无水乙醇在惰性保护气作用下于搅拌釜中进行高温混合；（3）将步骤（2）所得高温混合产品进行机械破碎、再烧结、气流粉碎制得自补锂磷酸铁锂复合正极材料。2.根据权利要求1所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的铁源磷源、锂源原子摩尔比为1:（1.00
‑
1.10）：（1.01
‑
1.04）。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的烧结温度为700
‑
900℃。4.根据权利要求1所述的自补锂磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的气流粉碎后磷酸铁锂粒度D50为0.5
‑
1um。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫俊杰，刘春祥，张家晟，薛娟娟，王勇，
申请(专利权)人：山东精工电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：