【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子正极材料制备，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池是一种绿色二次电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点。自20世纪90年代开发成功以来得到了快速的应用和发展。近年来，锂离子电池的应用范围越来越广泛，包括水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。其中，磷酸铁锂正极材料由于结构稳定、资源丰富、循环寿命长、安全性好、环境友好且理论容量高达170mah/g等优点，成为最有前途的锂离子电池正极材料之一。
2、磷酸铁锂正极材料的制备方法有很多种，大体可分为液相法和固相法。其中液相法包括化学沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等低温合成方法。固相法包括高温固相烧结法、碳热还原法、微波烧结法等。无论哪种合成方法，实践于工业化生产都需要从成本、工艺控制难易程度、性能好坏等各方面考虑。磷酸铁锂正极材料的品质对电池的能量密度、循环寿命、安全性等性能具有直接的影响。
3、随着储能与动力电池产业的快速发展，对磷酸铁锂正极材料提出新的需求和挑战，目前人们对于高压实磷酸铁锂材料及其前驱体磷酸铁材料的研究比较广泛。cn116553507a公开了一种高压实磷酸铁锂材料及其前驱体致密化处理工艺，取磷酸铁锂前驱体材料，通过惰性气体气氛输送至等离子焰，进行熔融处理，形成圆球状单晶体，置于石墨烧结炉中，加热烧结，再通入过热水蒸气；在保温状态下，通入含碳气体，在圆球状单晶体表面形成
4、cn112408351a公开了一种高压实磷酸铁的制备方法及磷酸铁锂，制备三价铁源浆料，并将其分为两份；在其中一份加入磷酸和液碱的混合溶液并进行反应；待混合浆料呈现白色，将另一份加入混合浆料中，并进行反应；最后进行洗涤、过滤、干燥和焙烧，得到高压实磷酸铁。该方法制备过程不易控制，同时单纯调控磷酸铁二次颗粒的堆积方式和粒径分布并不能从根本上提高磷酸铁锂材料的压实密度。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池。该磷酸铁锂正极材料通过xrd测试存在特定的衍射特征峰，使得该磷酸铁锂正极材料具有高的压实密度，进而显著改善由该磷酸铁锂正极材料组装得到的锂离子电池的容量、循环性能等电化学性能。
2、本专利技术第一方面提供一种磷酸铁锂正极材料，其中，通过xrd测试，正极材料在2θa1＝29.4-29.6°、2θa2＝29.8-30°和2θa3＝43.8-43.9°处存在衍射特征峰。
3、本专利技术第二方面提供一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)将磷酸铁前驱体、锂源、碳源、可选地金属源m、可选地mn源与液体介质进行混合，并研磨成浆料后，进行干燥，得到干燥料；
5、(2)在保护性气氛下，将所述干燥料进行煅烧处理，得到烧结料；
6、(3)对所述烧结料进行粉碎、筛分，得到所述磷酸铁锂正极材料；
7、其中，所述磷酸铁前驱体通过xrd测试在2θa1＝16.2-16.9°、2θa2＝27.3-28.1°、2θa3＝29.0-29.7°和2θa4＝30.2-30.9°处存在衍射特征峰；所述磷酸铁前驱体通过xrd测试在2θb1＝20-20.7°、2θb2＝21.5-22.2°、2θb3＝23.4-24°、2θb4＝25.5-26.2°处存在衍射特征峰；
8、所述磷酸铁前驱体中2θai处的衍射特征峰的积分面积a(2θai)与2θbj处的衍射特征峰的积分面积a(2θbj)之间满足：
9、其中，i为1-4的整数，j为1-4的整数。
10、本专利技术第三方面提供一种由上述制备方法制得的磷酸铁锂正极材料。
11、本专利技术第四方面提供一种锂离子电池，其中，所述锂离子电池包括上述磷酸铁锂正极材料。
12、通过上述技术方案，本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用、锂离子电池获得以下有益的效果：
13、本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料通过xrd测试存在特定的衍射特征峰，使得该正极材料具有高的压实密度，将其用于锂离子电池时，能够有效改善锂离子电池的电化学性能，表现出了更高的容量和能量效率、更低的内阻、更好的循环性能。
14、进一步地，本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料中fe2p含量低，能够进一步地提高正极材料的容量以及能量密度，并减少与电解液的副反应，提高包含该正极材料的锂离子电池的使用寿命和安全性。
15、进一步地，本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料包括基体以及包覆于所述基体表面的碳包覆层，且碳包覆层均匀包覆于所述基体的表面，进而使得包含该正极材料的锂离子电池的容量、能量效率和循环性能得到进一步提升，而内阻进一步降低。
16、具体地，本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料在2.63g/cm3的高压实密度下，使得包含该正极材料的锂离子电池的0.1c放电比容量达到了160mah/g，常温循环200周容量保持率为97％，1c能量效率达到95％，表现出了优异的电化学性能。
17、此外，本专利技术提供了磷酸铁前驱体晶胞参数c/a值与磷酸铁锂压实密度的对应关系，为原材料的开发和产品的设计提供了依据。
18、本专利技术中提供的磷酸铁锂正极材料的制备方法中，一方面通过采用具有特定xrd结构的前驱体材料，该磷酸铁前驱体的结构上存在一定缺陷，在前驱体的烧结过程中能够起到助溶剂的效果，可降低烧结温度，另一方面通过优化研磨、喷雾、烧结工艺条件，制得压实密度高、电化学性能好的磷酸铁锂正极材料。
19、此外，本专利技术的磷酸铁锂前驱体的制备方法只是在工艺参数上进行优化，并不需要对现有产线做任何调整，整个工艺生产过程中无毒无害，工艺简单，原料易得，设备需求低，易于推广和应用，可广泛应用于磷铁锂正极材料的工业化生产中。
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1.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，通过XRD测试，所述正极材料在2θA1＝29.4-29.6°、2θA2＝29.8-30°和2θA3＝43.8-43.9°处存在衍射特征峰。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其中，通过XRD测试，所述正极材料在2θB1＝25.4-25.5°、2θB2＝35.9-36°和2θB3＝60.7-60.8°处存在衍射特征峰；
3.根据权利要求1或2所述的磷酸铁锂正极材料，其中，所述正极材料包括基体以及包覆于所述基体表面的碳包覆层；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的正极材料，其中，所述磷酸铁锂正极材料具有一次颗粒形成的二次颗粒结构，所述一次颗粒的中值粒径D50为0.2-2μm；
5.根据权利要求4所述的正极材料，其中，所述磷酸铁锂正极材料的Fe2P含量、体积电阻率与压实密度的数值满足以下关系：
6.一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述磷酸铁前驱体通过XRD测得的a轴和c轴的晶胞参数满足：2
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述煅烧处理的温度500-900℃，优选为600-800℃；
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的制备方法，其中，所述磷酸铁前驱体、所述锂源、所述金属源M和所述Mn源的用量使得：
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的制备方法，其中，所述金属源M选自能够提供元素M的草酸盐、硝酸盐、醋酸盐、氧化物、氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、金属簇、金属配合物和羧酸盐中的至少一种；
11.由权利要求6-10中任意一项所述的制备方法制得的磷酸铁锂正极材料。
12.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-5和11中任意一项所述的磷酸铁锂正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，通过xrd测试，所述正极材料在2θa1＝29.4-29.6°、2θa2＝29.8-30°和2θa3＝43.8-43.9°处存在衍射特征峰。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其中，通过xrd测试，所述正极材料在2θb1＝25.4-25.5°、2θb2＝35.9-36°和2θb3＝60.7-60.8°处存在衍射特征峰；
3.根据权利要求1或2所述的磷酸铁锂正极材料，其中，所述正极材料包括基体以及包覆于所述基体表面的碳包覆层；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的正极材料，其中，所述磷酸铁锂正极材料具有一次颗粒形成的二次颗粒结构，所述一次颗粒的中值粒径d50为0.2-2μm；
5.根据权利要求4所述的正极材料，其中，所述磷酸铁锂正极材料的fe2p含量、体积电阻率与压实密度的数值满足以下关系：
6.一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩永强，田鑫民，张学全，刘亚飞，陈彦彬，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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