[发明专利]一种锂电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明关于一种锂电池正极材料的制备方法，更具体地说，是关于一种锂电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法。

背景技术

橄榄石型的LiFePO₄具有优良的电化学性能，适合作为锂电池的正极材料。LiFePO₄具有循环性能优良、高温充放电性能好、原材料来源广泛、无环境污染、材料的热稳定性好、所制备电池的安全性能突出等优点，使其应用于各种可移动电源领域，特别是在电动车电池领域有着极大的市场前景。

目前，最普遍使用的磷酸亚铁锂制备方法是高温固相反应法，高温固相反应法是将铁源化合物、锂源化合物、磷源化合物和碳源化合物在高温下直接焙烧的制备方法，具有设备简单、便于工业化生产的优点。

CN1948135A公开了一种固相反应法制备磷酸亚铁锂的方法，该方法包括将氢氧化锂、草酸亚铁和磷酸二氢铵及聚氯代烯烃在常温常压下在有机或水介质中以机械球磨或机械搅拌的方式混合，混合物干燥后置于控温反应炉中，用流动非氧化性气体置换反应容器，在100-750℃范围内分段程序控温反应0.3-20小时，反应物自然冷却后，经机械碾磨后过筛，得磷酸亚铁锂正极材料黑色固体粉末；其中氢氧化锂、草酸亚铁和磷酸二氢铵的混合比例依锂、铁、磷酸根含量为基准，锂∶铁∶磷酸根的摩尔数比为1∶1∶1，聚氯代烯烃的加入量依制备磷酸亚铁锂正极材料的理论重量为基准，使制备的每100克磷酸亚铁锂正极材料中含有2-5％碳含量。

采用上述固相反应法制备磷酸亚铁锂的过程中容易生成Fe₂P杂相，使得到的磷酸亚铁锂纯度不高、比容量较低。而且，上述固相反应法制备磷酸亚铁锂的过程中容易生成H₂，H₂浓度达到爆炸极限后容易爆炸，因此该方法的操作安全性较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有方法制备的磷酸亚铁锂纯度不高、比容量较低以及现有方法操作安全性较低的缺陷，提供一种可以得到具有较高纯度和比容量的磷酸亚铁锂并且操作安全性高的制备方法。

本发明的发明人发现，现有的高温固相反应法制备磷酸亚铁锂的过程中容易生成Fe₂P杂相和H₂的原因是，FeC₂O₄·2H₂O在高温下(例如，100-750℃)分解生成大量的CO和H₂O，CO虽然可以防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，但是由于生成的CO的量很大，一部分CO将Fe²⁺和PO₄^3-分别还原为单质Fe和单质P，单质Fe和单质P在600-720℃下反应生成Fe₂P；H₂O和单质Fe反应生成H₂，H₂也会将Fe²⁺、PO₄^3-还原为单质Fe和单质P，进而生成Fe₂P。

本发明提供了一种锂电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法，该方法包括将锂源、铁源、磷源和碳源混合并烧结，其中，所述铁源为FeC₂O₄和FeCO₃的混合物，FeC₂O₄和FeCO₃的摩尔比为1∶0.5-4。

与现有的方法单独采用草酸亚铁作为铁源相比，本发明提供的磷酸亚铁锂的制备方法采用摩尔比为1∶0.5-4的FeC₂O₄和FeCO₃的混合物作为铁源，在将锂源、铁源、磷源和碳源烧结时，CO的生成量较少，生成的CO只是起到防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺的作用，不会将Fe²⁺还原成单质Fe或将PO₄^3-还原为单质P，从而避免了Fe₂P的生成，得到纯度较高的磷酸亚铁锂，并进而提高得到的磷酸亚铁锂的比容量；同时，由于没有H₂O或单质Fe生成，不会生成H₂，从而提高操作安全性。

附图说明

图1为采用本发明的方法制得的磷酸亚铁锂的XRD衍射图；

图2为采用现有技术的方法制得的磷酸亚铁锂的XRD衍射图。

具体实施方式