[发明专利]一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其是制备锂离子电池正极材料LiFePO₄的方法。

背景技术

1997年，A.K.Padi等人首次报道了具有橄榄石结构的磷酸盐化合物LiFePO₄。因LiFePO₄具有价格低廉，环境友好，循环性能好等优点引起了广泛的关注，使其有望成为代替LiCoO₂，成为下一代锂离子电池的正极材料。目前，磷酸亚铁锂及其锂离子电池已经进入产业化阶段，国际上仍以美国的Valence、Phodrech和日本的Sanyo、Sony等公司为代表在大力发展以LiFePO₄为正极的安全型高容量锂离子电池系列，已在汽车、助力车、医疗机械、备用电池、通讯设备、军事等淋浴用电源方面得到快速推广。国内开发稳定和质优的LiFePO₄材料迫在眉睫。

目前磷酸亚铁锂的制备方法主要采用高温固相法、液相共沉淀法。高温固相合成法以碳酸锂、氢氧化锂等为锂源，乙酸亚铁、乙二酸亚铁和磷酸铁等为铁源，磷酸根主要来源于磷酸二氢铵等。其具体反应为：Li₂CO₃+2Fe(CH₃COO)₂+2NH₄H₂PO₄→2LiFePO₄+2H₂O+CO₂+2NH₃+4CH₃COOH典型的工艺流程为：将原料在碾钵内混合后压片，在马福炉或管式炉内于不同气氛中，以一定的升温速度加热到某一温度，反应一段时间后冷却得到磷酸亚铁锂。其中使用Fe²⁺为原料时，灼烧气氛为氩气；使用Fe³⁺为原料时，灼烧气氛为还原性气体。【见1.Barker J，Saidi M Y.Yazid S J.Lithium metal fluorophosphate materialsand preparation thereof[P].US：6855462，2005-02-15.2.Barker J，Saidi M Y，Yazid S J，etal.Methods of making transition metal compounds useful as cathodeactive materials[P].US：6730281，2004-05-04.】该方法主要缺点是产物颗粒不均匀，晶形无规则，粒径分布范围广，实验周期长，生产成本高。液相共沉淀法前驱体在低温条件下合成。如将LiOH入到(NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O与H₃PO₄的混合溶液中，得到共沉淀物，过滤洗涤后，在惰性气氛下进行热处理，得到LiFePO₄【见Park K S，Son J T，Chung H T，etal.Synthesis ofLiFePO₄ by coprecipitation andmicrowave heating[J].Electrochemistry Communications，2003，5(10)：839-842.和Arnold G，Garche J，Hemmer R，et al.Fine-particle lithium iron phosphate LiFePO₄synthesize.d by a new low-cost aqueous precipitation technique[J].J PowerSources，2003，119-121：247-251.】，但是多元沉淀条件复杂，产物配比难以稳定。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种工艺简单，产品性能可控，产品成分均匀、物化性能及电性能均优良的易于工业化生产锂离子电池正极材料LiFePO₄的制备方法。