本发明专利技术公开了一种高密度球形磷酸铁锂的制备方法，具体步骤如下：采用锂化合物、铁化合物、磷酸盐、掺杂的金属化合物和碳黑为原料，加入球磨机中湿混；喷雾干燥后置于以N2作为保护气体的焙烧炉中，进行预烧；然后加入粘结剂聚乙烯醇再次进行湿混，喷雾干燥后置于以N2作为保护气体的焙烧炉进行二次焙烧。本发明专利技术制备的球形磷酸铁锂材料导电性能和流动性能好、振实密度及压实密度高、体积比容量大，该方法操作简单、成本较低，非常适用于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子二次电池正极材料领域，尤其涉及ー种球形磷酸铁锂的制备方法。
技术介绍
锂离子二次电池是20世纪90年代出现的新型緑色高能可充电电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携电动工具、电子仪表、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景，目前已成为世界各国竞相研究开发的重点。正极材料是锂离子电池的ー个重要组成部分，在锂离子电池充放电过程中，不仅要提供在正负嵌锂化合物中往复嵌/脱所需要的锂，而且还要提供负极材料表面形成SEI膜所需要的锂，因此，研究和开发高性能的正极材料是锂离子电池发展的关键所在。迄今为止，研究最多的正极材料是LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4及以上三种材料的衍生物，如LiNitl.8Coa202、LiNil73Col73Mnl73O2等。其中，LiCoO2是卩隹一大规模商品化的正极材料，目前90%以上的商品化锂离子电池采用LiCoO2作为正极材料。LiCoO2的研究比较成熟，综合性能优良，但其价格昂贵，容量较低，毒性较大，存在一定的安全性问题。LiNiO2成本较低，容量较高，但制备困难，材料性能的一致性和重现性差，存在较为严重的安全问题。LiNia8Coa2O2可看成LiNiO2和LiCoO2的固溶体，兼有LiNiO2和LiCoO2的优点，一度被人们认为是最有可能取代LiCoO2的新型正极材料，但仍存在合成条件较为苛刻(需要氧气气氛)、安全性较差等缺点，综合性能有待改进；同时由于含较多昂贵的Co，成本也较高。尖晶石LiMn2O4成本低，安全性好，但循环性能尤其是高温循环性能较差，在电解液中有一定的溶解性，储存性能差。新型的三元复合氧化物镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/302)材料集中了LiCo02、LiNi02、LiMn2O4等材料的各自优点成本与LiNia8Coa2O2相当，可逆容量大，结构稳定，安全性较好，介于LiNia8Coa2O2和LiMn2O4之间,循环性能好,合成容易；但由于含较多昂贵的Co，成本也较高。对中大容量、中高功率的锂离子电池来说，正极材料的成本、高温性能及安全性十分重要，而上述LiCo02、LiNi02、LiMn204及其衍生物正极材料尚不能同时满足这些要求。因此，研究开发能用于中大容量、中高功率的锂离子电池的新型正极材料成为当前的热点。正交橄榄石结构的LiFePO4正极材料已逐渐成为国内外新的研究热点。初歩研究表明，该新型正极材料集中了 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4及其衍生物正极材料的各自优点不含贵重元素，原料廉价，资源极大丰富；工作电压适中(3. 4V);平台特性好，电压极平稳(可与稳压电源媲美)；理论容量大(170mAh/g);结构稳定，安全性能极佳(O与P以强共价键牢固结合，使材料很难析氧分解)；高温性能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料；循环性能好；充电时体积缩小，与碳负极材料配合时的体积效应好；与大多数电解液系统兼容性好，储存性能好；无毒，为真正的绿色材料。与LiCoO2,LiNiO2,LiMn2O4及其衍生物正极材料相比，LiFePO4正极材料在成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势，可望成为中大容量、中高功率锂离子电池首选的正极材料。该材料的产业化和普及应用对降低锂离子电池成本，提高电池安全性，扩大锂离子电池产业，促进锂离子电池大型化、高功率化具有十分重大的意义，将使锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动汽车中的应用成为现实。然而磷酸铁锂材料存在三个明显的缺陷导电性差和加工性能差以及振实密度低，这三个缺陷阻碍了该材料的实际应用。一次粒子纳米化二次颗粒微米化球形磷酸铁锂的制备，可以解决上述的三个问题。一次粒子纳米化缩短了锂离子的扩散路径，提高了磷酸铁锂材料的导电性；球形磷酸铁锂的流动性好，提高了材料的加工性能；球形磷酸铁锂的堆积密度大，提高了材料的振实密度。目前制备球形磷酸铁锂的方法主要是液相法，该方法操作复杂、成本较高，不利于エ业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对磷酸铁锂材料存在的上述问题，提供ー种エ艺简单、成本低廉，且导电性、加工性能好，振实密度和压实密度较高的球形磷酸铁锂材料的制备方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下ー种，包括以下步骤(I)采用锂化合物、铁化合物、磷酸盐以及掺杂的金属化合物为原料，按摩尔比Li Fe P M = I (1-x) I x加入到球磨机中，再加入碳黑，使产品中炭含量为2%彡C彡8%，其中的M代表掺杂的金属离子，X的取值范围为O O. 05 ;(2)加入去离子水，去离子水质量为上述原料总量的I 10倍，球磨2 24h，获得均匀的浆状混合物料；(3)将上述浆料喷雾干燥，喷雾干燥机进ロ温度为200 350°C，出ロ温度不低于100°C，得到球形磷酸铁锂材料前驱体；(4)将上述球形磷酸铁锂材料前驱体置于以N2作为保护气体的焙烧炉，反应温度为300 500°C，保温3 8h进行预烧；(5)将预烧料加入粘结剂聚こ烯醇和去离子水，聚こ烯醇的质量为预烧料的O.5% 3%，去离子水的质量为预烧料的I 10倍，湿磨2 24h ;(6)将上述浆料喷雾干燥，得到球形磷酸铁锂前驱体；(7)将上述磷酸铁锂材料置于以N2作为保护气体的焙烧炉，反应温度为500 800°C，保温8 16h进行二次煅烧，即得到最終一次粒子纳米化、二次颗粒微米化的高密度球形磷酸铁锂材料。步骤(I)中所述的锂化合物是碳酸锂或磷酸ニ氢锂；所述的铁化合物是草酸亚铁、三氧化ニ铁或磷酸铁；所述的磷酸盐是磷酸ニ氢氨或磷酸ニ氢锂；所述的掺杂化合物为Mg(OH)2, MnO2或Nb2O5 ;所述的碳黑为Super P、Ensaco、こ炔黑、葡萄糖或柠檬酸。本专利技术利用“二次喷雾造球技木”制备一次粒子纳米化、二次颗粒微米化球形磷酸铁锂材料，与现有技术相比，本专利技术的方法制备的产品具有以下优点1)导电性好；2)流动性能好，易加工；3)振实密度及压实密度高，体积比容量大；4)操作简单，成本较低，可以エ业化生产。附图说明图I是实施例I制备的球形磷酸铁锂正极材料的物相(XRD)图；图2是实施例I制备的球形磷酸铁锂正极材料在电子显微镜下的形貌(SEM)图；图3是实施例6制备的球形磷酸铁锂正极材料的物相(XRD)图；图4是实施例6制备的球形磷酸铁锂正极材料在电子显微镜下的形貌(SEM)图。具体实施例方式实施例I(I)采用磷酸ニ氢锂LiH2P04、三氧化ニ铁Fe2O3、氢氧化镁Mg (OH)2为原料，按原子比 Li : Fe : Mg : P = I : O. 99 : O. 01 : 1，将 31179g Li H2PO4,23715g Fe203、174.9g Mg (0H)2>3420g Ensaco 加入球磨机中；(2)加入去离子水70kg，湿磨12h ；(3)将上述浆料喷雾干燥，使喷雾干燥机进ロ温度为200 350°C，出ロ温度不低于100°c，得到球形磷酸铁锂材料前驱体；(4)上述球形磷酸铁锂材料前驱体置于N2作为保护气体的焙烧炉，反应温度为400°C，保温8h进行预烧；(5)将预烧料加入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种高密度球形磷酸铁锂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)采用锂化合物、铁化合物、磷酸盐以及掺杂的金属化合物为原料，按摩尔比Li Fe P M = I (1-x) I x加入到球磨机中，再加入碳黑，使产品中碳含量为2%^ 8%，其中的M代表掺杂的金属离子，X的取值范围为O彡X彡O. 05 ; (2)加入去离子水，去离子水质量为上述原料总量的I 10倍，球磨2 24h，获得均匀的浆状混合物料； (3)将上述浆料喷雾干燥，喷雾干燥机进ロ温度为200 350°C，出ロ温度不低于100°C，得到球形磷酸铁锂材料前驱体； (4)将上述球形磷酸铁锂材料前驱体置于以N2作为保护气体的焙烧炉，反应温度为 300 500°C，保温3 8h进行预烧； (5)将预烧料与聚こ烯醇和去离子水混合，湿磨2 24h，其中聚こ烯醇的质量为预烧料的O. 5% 3%，...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋英杰，伏萍萍，徐宁，吴孟涛，
申请(专利权)人：天津巴莫科技股份有限公司，
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。