[发明专利]锂离子动力电池用磷酸铁锂材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子动力电池用磷酸铁锂材料，其特征在于：所述磷酸铁锂材料具有经掺杂改性的磷酸铁锂基体，基体外包覆有复合碳包覆层形成微粒，微粒组合成复合颗粒材料，复合颗粒呈球形或类球形，掺杂改性剂是五氧化二铌，占复合颗粒材料的质量比为1％～25％；

所述磷酸铁锂的反应原料中有锂盐、铁盐和磷酸盐，锂、铁、磷的摩尔比为1∶1∶1；

所述锂盐为碳酸锂、氟化锂、醋酸锂、硝酸锂或磷酸二氢锂；所述铁盐为草酸亚铁、醋酸亚铁或硝酸铁；所述磷酸盐为磷酸二氢锂、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸三铵；

所述复合碳包覆层是天然石墨、人造石墨微粉、有机物热解炭和纳米导电材料中的一种以上组成，占复合颗粒材料的质量比为1％～25％；

所述纳米导电材料是导电碳黑、碳纳米管、纳米碳纤维或纳米碳微球；所述有机物热解炭是聚乙烯醇、丁苯橡胶乳、羧甲基纤维素、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、蔗糖、果糖、纤维素、淀粉或沥青为前驱体，经高温碳化所形成的热解炭；

所述复合颗粒的平均粒径为5～60μm，比表面积为8～15m²/g，振实密度为1.4～1.7g/cm³；

所述锂离子动力电池用磷酸铁锂材料通过以下方法制备得到，包括以下步骤：(1)将锂盐、铁盐、磷酸盐按锂、铁、磷摩尔比为1∶1∶1的比例，占磷酸铁锂材料质量比为1％～25％的掺杂改性剂及分散剂，湿法球磨4～48h得到混合料；(2)在混合料中加入占磷酸铁锂材料质量比为1％～25％的碳包覆材料，继续球磨4～48h，然后喷雾造粒，做成球形前驱体；(3)将球形前驱体在300～400℃预处理2～12h，再升温到500～800℃并恒温4～48h，然后自然冷却至室温；(4)将上述材料加入粉碎设备，在3000～6000rpm条件下粉化10～80分钟，然后加入到冲击式球化粉碎机内，在600～3000rpm条件下球化整形处理40～180分钟，得到磷酸铁锂材料。

2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池用磷酸铁锂材料，其特征在于：所述锂离子动力电池用磷酸铁锂材料由840g氢氧化锂、3600g草酸亚铁和2640g磷酸氢二铵，与80g五氧化二铌，加入10kg去离子水中，在湿法搅拌球磨机中球磨24h，使用的介质是直径1mm的氧化锆球，之后加入400g导电碳黑，继续球磨24h，然后用离心式喷雾造粒干燥机，在入口温度250℃，出口温度90℃条件下，得到球形前驱体；将上述前驱体放入气氛保护管式炉，通入氮气，于300℃下保温12h，然后升温到750℃并恒温36h，自然冷却至室温；将上述材料加入超微粉碎机，在6000rpm下粉碎30min，然后再加入到冲击式球化粉碎机内，在3000rpm条件下球化处理90min，得到球形复合磷酸铁锂材料；所得球形复合磷酸铁锂材料的平均粒径为10μm，比表面积为13m²/g，振实密度1.7g/cm³。

3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池用磷酸铁锂材料，其特征在于：所述锂离子动力电池用磷酸铁锂材料由2080g磷酸二氢锂、3600g草酸亚铁，与80g五氧化二铌，加入10kg去离子水中，在湿法搅拌球磨机中球磨24h，使用的介质是直径1mm的氧化锆球，之后加入400g导电碳黑，继续球磨24h，然后用离心式喷雾造粒干燥机，在入口温度250℃，出口温度90℃条件下，得到球形前驱体；将上述前驱体放入气氛保护管式炉，通入氮气，于300℃下保温12h，然后升温到750℃并恒温36h，自然冷却至室温；将上述材料加入超微粉碎机，在6000rpm下粉碎30min，然后再加入到冲击式球化粉碎机内，在3000rpm条件下球化处理60min，得到球形复合磷酸铁锂材料；所得球形复合磷酸铁锂材料的平均粒径为10μm，比表面积为13m²/g，振实密度1.6g/cm³。