【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，尤其是涉及一种磷酸铁锂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、磷酸铁锂是一种常用的锂离子电池正极材料，其具备价格低、充放电平台稳定、高循环以及良好的电化学稳定性等优点，具有172mah/g的理论容量密度，但受限于制备工艺的影响，使得传统工艺制得的磷酸铁锂的克比容量较低，与理论上的能量密度依然存在着一定的差距，而且首次库伦效率也并没有达到理想的效果，较低的容量和库伦效率在一定程度制约了磷酸铁锂的进一步发展。
2、综上，尝试提出新的制备方法，以提升磷酸铁锂的容量和首效，非常重要。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种磷酸铁锂的制备方法，能够有效提高克比容量至≥150mah/g，提升比例超过20％；还可以有效提升首效，提升幅度不低于13个百分点。
2、本专利技术还提供了上述制备方法的应用。
3、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种磷酸铁锂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、s1.将锂源、碳源制成水分散液；
5、s2.将所述水分散液和磷酸铁混合研磨；所得混合物的d50范围为100nm≤d50＜500nm；
6、s3.将步骤s2所得混合物喷雾干燥；
7、s4.将步骤s3所得干燥产物和补锂剂混合，并烧结；
8、所述补锂剂占所述干燥产物的质量百分数范围为：0％≤质量百分数＜5％。
9、根据本专利技术实
10、本专利技术先将锂源和碳源制成分散液，提升了锂源、碳源和磷酸铁的混合均匀程度，由此提升了磷酸铁中嵌锂的均匀程度和碳包覆的均匀程度，最终所得磷酸铁锂的材质均匀，导电性良好，前者提升了其容量；后者提升了其库伦效率。
11、由于导电性较差，传统技术中通常尝试制得更小粒径的磷酸铁锂，以缩小锂离子的在磷酸铁锂晶格中的传输路径，以期提升导电性；但是这也导致了另一个问题：正极材料和电解液表面的副反应也增加，导致了库伦效率和循环性能等方面的下降，且振实密度等下降；本专利技术提供的制备方法中，首先将原材料研磨至纳米粒径，再将纳米粒径通过喷雾造粒制备成二次颗粒，由此提升了碳包覆的均匀程度，一次纳米颗粒同样具有缩小锂离子传输路径的作用，且二次颗粒的存在，可一定程度上提升振实密度。
12、本专利技术提供的制备方法，还可能包括将喷雾干燥后的产物和补锂剂混合，由此补充了首次循环对活性锂离子的消耗，提升了首次库伦效率，并提升了所得磷酸铁锂的整体容量密度。
13、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述碳源包括碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种。例如具体就可以是碳酸锂。
14、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述碳源包括蔗糖、葡萄糖、海藻糖和纤维素钠中的至少一种。例如具体可以是蔗糖。
15、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述锂源和碳源中，li和fe的比例为1～1.2:1。例如具体可以是约1.1:1。
16、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述水分散液中，所述水溶液锂源和水的质量体积比为180～200g/l。例如具体可以是约190g/l。
17、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述水分散液的配制方法包括将所述锂源、碳源、水混合后进行砂磨。砂磨过程可降低锂源、碳源的粒径，加速溶解，提升水分散液的质地均匀性。砂磨后，所述水分散液中，固体物质的d50粒径＜500nm。
18、根据本专利技术的一些实施例，制备所述水分散液的砂磨，时长为0.5～1.5h。例如具体可以是约1h。
19、根据本专利技术的一些实施例，制备所述水分散液的砂磨，转速为2000～3000rpm。例如具体可以是2500～2800rpm。进一步具体的可以是约2600rpm。
20、所述水分散液的砂磨中，研磨时长和转速决定所得混合物的粒径大小，实际生产中，可根据所需的粒径，以及仪器的状态进行调整。
21、根据本专利技术的一些实施例，所述碳源和所述磷酸铁的质量比为1:2.5～10。
22、根据本专利技术的一些实施例，所述碳源和所述磷酸铁的质量比为1:4～4.5。例如具体可以是1:4.1～4.2。
23、根据本专利技术的一些实施例，步骤s2中，所述磷酸铁包括无水磷酸铁和含有结晶水磷酸铁中的至少一种。如果所述磷酸铁中含有结晶水，则在计算质量的过程中，仅计算磷酸铁，而不计算结晶水的质量。
24、根据本发的一些实施例，步骤s2中，所述磷酸铁的d50为1～5μm。例如具体可以是2～3μm。
25、根据本专利技术的一些实施例，步骤s2中，所述混合研磨采用的仪器包括砂磨机。和传统高混机等研磨混合模式相比，本专利技术采用砂磨机进行研磨，可最大程度降低所得磷酸铁锂颗粒的破损，为提升容量和首效都有一定的贡献。
26、根据本专利技术的一些实施例，步骤s2所得混合物的固含量为30～60％。例如具体可以是约40％。如果步骤s1添加的水不满足上述固含量，则需要在步骤s2中，和所述磷酸铁混合时，同时和额外的水进行混合。例如，步骤s1和步骤s2中，添加的水量比约为1:1。所述固含量的大小决定实际生产效率，在上述范围内，可确保搅拌顺利进行，也可避免固含量太低导致的混合研磨效率下降。
27、根据本专利技术的一些实施例，所述砂磨机中，包括研磨珠。所述研磨珠的材质包括氧化锆。所述研磨珠的粒径为0.2～0.5mm，例如具体可以是约0.3mm。实际生产中，所述研磨珠的材质和粒径可根据实际情况进行调整，只要能达到预设粒径，并不引入磁性异物即可，此处不进行严格限定。
28、根据本专利技术的一些实施例，步骤s3中，所述喷雾干燥中，所用喷雾干燥器的进口温度为150～200℃。例如具体可以是175～185℃。
29、根据本专利技术的一些实施例，步骤s3中，所述喷雾干燥中，所用喷雾干燥器的出口温度为80～120℃。例如具体可以是90～110℃。
30、根据本专利技术的一些实施例，步骤s3中，所述喷雾干燥的进料速度为20～50ml/min。
31、根据本专利技术的一些实施例，步骤s4中，所述补锂剂包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂。
32、根据本专利技术的一些实施例，步骤s4中，所述补锂剂占所述干燥产物的质量百分数为1％～4％。例如具体可以是2～3％，
33、根据本专利技术的一些实施例，步骤s4中，所述混合，在惰性气氛中进行。
34、根据本专利技术的一些实施例，步骤s4中，所述烧结，在惰性气氛中进行。
35、根据本专利技术的一些实施例，所述惰性气氛包括氮气、氩气和氦气中的至少一种。
36、根据本专利技术的一些实施例，步骤s4中，所述烧结包括依次进行的一次恒温和二次恒温。
37、根据本专利技术的一些实施例，所述一次恒温的温度为300～600℃。
38、根据本专利技术的一些实施例，所述一次恒温的温度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括蔗糖、葡萄糖、海藻糖和纤维素钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源和碳源中，Li和Fe的比例为1～1.2:1；和/或，所述碳源和所述磷酸铁的质量比为1:2.5～10。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥中，所用喷雾干燥器的进口温度为150～200℃；和/或，所述喷雾干燥中，所用喷雾干燥器的出口温度为80～120℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述补锂剂包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂；和/或，所述补锂剂占所述干燥产物的质量百分数为1％～4％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结包括依次进行的一次恒温和二次恒温。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述一次恒温的温度为300～600℃；和
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述二次恒温的温度为600～800℃；和/或，所述二次恒温的时长为8～20h。
10.一种如权利要求1～9任一项所述制备方法在制备锂二次电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括蔗糖、葡萄糖、海藻糖和纤维素钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源和碳源中，li和fe的比例为1～1.2:1；和/或，所述碳源和所述磷酸铁的质量比为1:2.5～10。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥中，所用喷雾干燥器的进口温度为150～200℃；和/或，所述喷雾干燥中，所用喷雾干燥器的出口温度为80～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭友军，宋飞，陈万杰，黄继宏，刘芳，
申请(专利权)人：贵州航盛锂能科技有限公司，
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。