一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用技术

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和应用，涉及锂离子电池技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用


[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和应用
。

技术介绍

[0002]锂离子电池是二次电池，被广泛应用于电子数码
、
电动汽车
、
储能等领域
。
磷酸铁锂
(LiFePO4)
凭借低成本
、
稳定的充放电平台
、
环境友好
、
安全性高等优势，成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一
。
中大型电化学储能电站不能选用三元
、
钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池；政策方面对于储能电池的安全性的重视使得现阶段磷酸铁锂的性能优势更为突出，储能磷酸铁锂的装机量稳定提升
。
[0003]但随着储能的发展，对电池的循环性能更加严格，常规磷酸铁锂难以满足高端市场的需求
。
常规制备工艺所得到的磷酸铁锂通常大小颗粒混掺，而不同规格形貌的磷酸铁锂会导致循环性能变差
。
[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，所述的磷酸铁锂正极材料的粒径分布均匀，满足一个峰形的粒度分布；且同时满足比表面积
、
碳含量和压实密度三方面的限定，在循环保持率方面具有优异的性能，在储能领域具有良好的应用前景，解决了常规磷酸铁锂工艺中循环性能难以满足高端市场需求的缺陷
。
[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，主要通过控制无水磷酸铁比表参数
、
浆料研磨粒度以及煅烧温度，以合成得到满足参数需求的所述磷酸铁锂正极材料
。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种电池正极，包括有所述的磷酸铁锂正极材料，且具有所述磷酸铁锂正极材料的循环性能优势
。
[0008]本专利技术的第四目的在于提供一种锂离子电池，包括有所述的正极，且具有所述磷酸铁锂正极材料的循环性能优势
。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]一种磷酸铁锂正极材料，其粒度分布曲线只有一个峰；同时，所述磷酸铁锂正极材料颗粒满足如下特征
(a)
～
(c)
：
[0011](a)
所述磷酸铁锂正极材料的比表面积为
10m2/g
～
12m2/g
；
[0012](b)
所述磷酸铁锂正极材料的碳含量为
1.2
％～
1.5
％；
[0013](c)
所述磷酸铁锂正极材料的压实密度＞
2.25g/cm3。
[0014]所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：将无水磷酸铁
、
锂源
、
碳源和掺杂剂混合搅拌后依次进行研磨
、
干燥和烧结；
[0015]设定
X
＝
{(A
‑
3)2+[(B
‑
600)/100]2+[(C
‑
830)/100]2}/3
，
X
＜1；
[0016]其中，
A
为所述无水磷酸铁的比表面积，以
m2/g
计；
B
为所述研磨后浆料的粒度
D50
，以
nm
计；
C
为所述烧结的温度，以
℃
计
。
[0017]一种正极，包括所述的磷酸铁锂正极材料
。
[0018]一种锂离子电池，包括所述的正极
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020](1)
本专利技术通过限定磷酸铁锂正极材料的粒度分布
、
比表面积
、
碳含量和压实密度四方面的特征，以获得一种形貌均匀且循环性能优异的储能磷酸铁锂
。
本专利技术通过在微观形貌图中统计一次粒径标准差小于
0.2
，其形貌颗粒均匀，
50
周循环保持率大于
104
％
。
[0021](2)
本专利技术通过衡量磷酸铁锂制备工艺中的原料磷酸铁比表面积参数
、
研磨阶段的粒度参数和煅烧阶段的温度参数，并建立三者之间的关联性公式予以限定，从而制备得到具有高循环性能
、
满足高端市场需求的磷酸铁锂正极材料
。
附图说明
[0022]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
。
[0023]图1提供了本专利技术实施例1的电镜扫描图；
[0024]图2提供了本专利技术对比例1的电镜扫描图；
[0025]图3提供了本专利技术实施例1和对比例1的粒度分布曲线对比图
。
具体实施方式
[0026]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
。
[0027]本专利技术的第一方面在于提供一种磷酸铁锂正极材料
。
所述磷酸铁锂正极材料的粒度分布曲线只有一个峰；同时，所述磷酸铁锂正极材料满足如下特征：
(a)
所述磷酸铁锂正极材料的比表面积为
10m2/g
～
12m2/g
；
(b)
所述磷酸铁锂正极材料的碳含量为
1.2
％～
1.5
％；
(c)
所述磷酸铁锂正极材料的压实密度＞
2.25g/cm3。
[0028]其中，粒度分布曲线又称粒度分布频率曲线，是以粒度参数为横坐标，以对应粒度值的样品在样本中的百分含量为纵坐标而连接得到的曲线；在本专利技术中要求粒度分布曲线只有一个峰，意味着在本专利技术中所采用的磷酸铁锂的一次颗粒的粒径中，某一个连续的粒径区间内的磷酸铁锂颗粒占主导地位；进一步地可知，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，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料的粒度分布曲线只有一个峰；同时，所述磷酸铁锂正极材料满足如下特征
(a)
～
(c)
：
(a)
所述磷酸铁锂正极材料的比表面积为
10m2/g
～
12m2/g
；
(b)
所述磷酸铁锂正极材料的碳含量为
1.2
％～
1.5
％；
(c)
所述磷酸铁锂正极材料的压实密度＞
2.25g/cm3。2.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，当取样至少
50
个所述磷酸铁锂正极材料的一次颗粒时，粒径的标准差＜
0.2。3.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料，
0.8
μ
m≤D50≤1.3
μ
m
，
0.4
μ
m≤D10≤0.5
μ
m
，
2.0
μ
m≤D90≤3.0
μ
m。4.
如权利要求1～3任一项所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将无水磷酸铁
、
锂源
、
碳源和掺杂剂混合搅拌后依次进行研磨
、
干燥和烧结；设定
X
＝
{(A
‑
3)2+[(B
‑
600)/100]2+[(C
‑
830)/100]2}/3
，
X
＜1；其中，
A
为所述无水磷酸铁的比表面积，以
m2/g
计；
B
为所述研磨后浆料的粒度
D50
，以
nm
计；
C
为所述烧结的温度，以
℃
计
。5.
根据权利要求4所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，当取样至少
50
组
A、B、C
并计算得到对应
X
值时，
X

【专利技术属性】
技术研发人员：潘海龙，马艳梅，崔军燕，李子郯，王涛，杨红新，潘云鹏，白艳，
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：