一种高压实高性能磷酸铁锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高压实高性能磷酸铁锂的制备方法，先将磷铁源

【技术实现步骤摘要】
一种高压实高性能磷酸铁锂的制备方法


[0001]本专利技术属于磷酸铁锂制备领域，尤其涉及一种高压实高性能磷酸铁锂的制备方法
。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂
(LiFePO4)
自从
1997
年由
Goodenough
首次报道，在经过不断的研究，因其具有较高的比容量
、
价格低廉
、
无毒性等优点，在锂离子动力电池及储能领域有着广泛的应用，目前成为最优良的绿色环保正极材料之一
。
磷酸铁锂具有橄榄石型结构，相比于三元材料具有更好的稳定性及安全性，但其本身结构性质导致锂离子在晶体中的脱嵌困难，形成低电子电导率和锂离子电导率特性使其存在放电电压低
、
低温电性能差等问题，这也限制了磷酸铁锂的广泛应用
。
[0003]目前针对于磷酸铁锂在锂电池领域的应用上产业化的提升主要是进一步提高磷酸铁锂正极材料的能量密度
。
可采用高价态金属阳离子掺杂
、
包覆导电剂
、
制备工艺改善压实密度等优化磷酸铁锂正极材料电化学性能
。
随着新能源汽车政策的调整，电池厂家通过要求磷酸铁锂正极材料具备高压实来降低成本，从之前
2.3g/cm3到现在的
2.36g/cm3，随着行业发展后续或会要求更高的压实＞
2.4g/cm3，与此同时还会对放电比容量提出一定的要求，因此制备出同时满足高容量高压实的磷酸铁锂正极材料将是产业化的关键点之一
。
[0004]现有制备技术一般通过高温焙烧或者二次焙烧来达到高压实的目的，如公开专利
CN116281931A。
但是焙烧温度过高会出现副产物磷化铁
(FexP
，
x
＝
1、2、3)
，制备磷酸铁锂的过程主要是碳热还原条件将磷酸铁
(FePO4)
还原成磷酸铁锂
(LiFePO4)
，而过度还原则会导致产生
FexP
，对磷酸铁锂电性能产生严重的负作用，焙烧温度过低，结晶不完全，达不到高压实的目的
。
二次焙烧在实际生产中会增加能耗，增加产业化成本，同时也会增加粒度异常长大的风险
。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种磷酸铁锂的制备工艺，该制备工艺中引入复合包覆材料，进而制备的磷酸铁锂能够兼顾高压实和高容量特性
。
[0006]技术方案：本专利技术的高压实高性能磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)
将磷铁源
、
锂源以及由质量比
1:3
‑5的磷酸二氢铵和复合碳源组成的复合包覆材料加入到纯水中，搅拌分散后，制得浆料；
[0008](2)
将浆料经磨砂
、
喷雾干燥后制得磷酸铁锂前驱体，随后将该磷酸铁锂前驱体于惰性氛围
、750
‑
760℃
条件下保温焙烧
19
‑
21h
，制得磷酸铁锂
。
[0009]本专利技术的磷酸铁锂制备方法，通过在制备时引入由磷酸二氢铵和复合碳源构成的复合包覆材料，在高温烧结过程中磷酸二氢铵
(NH4H2PO4)
受热分解成
H3PO4和
NH3，在制备磷酸铁锂的碳热还原过程中
H3PO4能够抑制磷酸铁锂被过度还原成磷化铁
FexP+Li2CO3+H3PO4→
LiFePO4+H2O
，有效解决了高温煅烧所带来的副产物生成的影响，同时提高了磷酸铁锂压
实密度；此外，磷酸二氢铵受热分解所产生的
NH3能够填充在磷酸铁锂晶粒间，阻碍磷酸铁锂颗粒之间的异常生长，有助于改善磷酸铁锂正极材料的电化学性能
。
[0010]进一步说，本专利技术的步骤
(1)
中，所述磷铁源为质量比
1:1
的铁磷比
0.97
‑
0.975
的磷酸铁和铁磷比
0.962
‑
0.968
的磷酸铁复配而成的混合磷酸铁，该磷铁源的比表面积为5‑
7m2/g
，粒度
D50
＜5μ
m
；所述锂源为碳酸锂
。
[0011]进一步说，本专利技术的步骤
(1)
中，所述锂源与磷铁源的摩尔比为
1:1.01
‑
1.03。
[0012]进一步说，本专利技术的步骤
(1)
中，所述复合包覆材料的加入量为磷铁源质量的8‑
16
％
。
[0013]进一步说，本专利技术的步骤
(1)
中，所述复合碳源包括质量比
1:3
‑5的
PEG
与蔗糖
。
[0014]进一步说，本专利技术的步骤
(1)
中，所述制备的浆料固含量为
40.39
‑
41.05
％
。
[0015]进一步说，本专利技术的步骤
(2)
中，所述喷雾干燥粒径
D50
为
28.6
‑
30.4
μ
m。
[0016]进一步说，本专利技术的步骤
(2)
中，所述磷酸铁锂的
D50
为
1.03
‑
1.33
μ
m
，压实密度
≥2.42g/cm3。
[0017]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该方法制备的磷酸铁锂不仅具有高压实性能，压实密度能够达到
2.42g/cm3以上；且同时
0.1C
放电能够达到
158mAh/g
以上，具有优异的放电性能
。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1所制备的磷酸铁锂的电镜图
。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细说明
。
[0020]需说明的是，本专利技术所采用的磷铁源为铁磷比
0.97
‑
0.975
的高铁磷比和铁磷比为
0.962
‑
0.968
的低磷酸铁比复配而成
。
[0021]实施例1[0022]该实施例1的磷酸铁锂的制备方法包括如下步骤：
[0023](1)
将质量比
1:1
的高低铁磷比磷酸铁复配后形成铁磷比
0.97、
比表面积
7m2/g、D50
＜5μ
m
的混合磷酸铁，碳酸锂和复合包覆材料加入到纯水中，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高压实高性能磷酸铁锂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)
将磷铁源
、
锂源以及由质量比
1:3
‑5的磷酸二氢铵和复合碳源组成的复合包覆材料加入到纯水中，搅拌分散后，制得浆料；
(2)
将浆料经磨砂
、
喷雾干燥后制得磷酸铁锂前驱体，随后将该磷酸铁锂前驱体于惰性氛围
、750
‑
760℃
条件下保温焙烧
19
‑
21h
，制得磷酸铁锂
。2.
根据权利要求1所述高压实高性能磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤
(1)
中，所述磷铁源为质量比
1:1
的铁磷比
0.97
‑
0.975
的磷酸铁和铁磷比
0.962
‑
0.968
的磷酸铁复配而成的混合磷酸铁，该磷铁源的比表面积为5‑
7m2/g
，粒度
D50
＜5μ
m
；所述锂源为碳酸锂
。3.
根据权利要求1所述高压实高性能磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤
(1)
中，所述锂源与磷铁源的摩尔比为
1:1.01

【专利技术属性】
技术研发人员：尹振辉，曹建建，吕从江，刘武，石俊峰，
申请(专利权)人：山东锂源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：