[发明专利]一种复合磷酸铁锂材料的制造方法及其制造的复合磷酸铁锂材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极磷酸铁锂材料的改性技术，特别涉及一种复合磷酸铁锂材料的制造方法及其制造的复合磷酸铁锂材料。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO₄)材料由于具有循环寿命长、安全性能、成本低廉、高温稳定、资源丰富等优点，成为了锂离子动力电池的首选正极材料。特别是磷酸铁锂材料的高安全特性，吸引了国内外众多研发机构和生产厂家的注意。

但是磷酸铁锂材料具有较大的缺点，主要是电导率低，造成电化学和电阻极化大。目前，国内外针对此问题的主要方法是采用碳包覆，利用碳的高导电能力，减少磷酸铁锂粉粒之间的接触电阻，达到降低极化、增加循环寿命的目的。例如，中国专利申请公开号为CN101154722A、发明名称为“一种核壳型纳米级碳包覆磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法”；中国专利申请公开号为CN101162776A、发明名称为“适用于高倍率动力电池用的磷酸铁锂及其制备方法”；中国专利申请公开号为CN101172599A、发明名称为“一种碳包覆的磷酸铁锂的制备方法”；中国专利申请公开号为CN101212049A、发明名称为“掺杂的磷酸铁锂活性物质与碳组成的正极材料及制备方法”等都是采用碳包覆的方法。包覆的碳材料一般是在磷酸铁锂材料制造过程中，通过添加蔗糖、葡萄糖、环糊精等含碳的有机物质，在烧结中通过裂解形成。

还有一些技术采用异质离子掺杂，增加磷酸铁锂基体导电性的方法，如中国专利申请公开号为CN1773754A、发明名称为“磷酸铁锂及其复合金属磷化物的电极材料和制备方法”；中国专利申请公开号为CN1785799A、发明名称为“过渡元素掺杂磷酸铁锂粉体的制备方法”；中国专利申请公开号为CN1830764A、发明名称为“稀土掺杂包碳型纳米正极材料磷酸铁锂及其制备方法”等。

中国专利申请公开号为CN101339988A、发明名称为“锂离子电池正极材料及其制备方法”还提出了用硝酸铜浸泡后用VC还原，在磷酸铁锂材料表面形成金属铜的方法。中国专利申请公开号为CN1649189A、发明名称为“含金属导电剂的碳包覆磷酸亚铁锂复合材料的制备方法”，提出了铜或银盐高温还原，在材料表面形成单质铜或银的方法。这些技术都能在一定程度上改善材料的电化学性能。但也存在一些问题，例如碳会严重降低材料的堆积和压实密度，且分散不好时，容易形成较大的碳团块。异质离子掺杂的效果不稳定，对其作用还存在较大争议。还原导电金属的方法操作工艺复杂，而且很难保证金属在随后的加工过程中不出现氧化等副反应。

发明内容

本发明针对磷酸铁锂材料电导率低、包覆的导电碳相分散不均匀、品质不均一等问题，提出一种针对传统的磷酸铁锂材料改性的技术原理和工艺。通过对传统的磷酸铁锂材料晶粒表面包覆具有电化学活性的高电导率氧化物相，实现提高磷酸铁锂材料导电能力、改善材料电化学性能的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种复合磷酸铁锂材料的制造方法，包括：磷酸铁锂材料，其特征是：磷酸铁锂材料与纯净水配制成悬浊液，磷酸铁锂材料与水的重量比例为1∶5～15；用5～30％重量百分比浓度的磷酸将悬浊液的pH值缓慢调节到1～3，加入分析纯的可溶氯化盐，加入量控制为磷酸铁锂材料摩尔数的0.05～2％；然后缓慢在溶液中加入4～6％重量百分比浓度的氨水，在搅拌状态下，将溶液的pH值调节到5～6，生成氢氧化物胶体；将上述的物料液体经喷雾干燥制成粉体，在惰性气氛下300～450℃煅烧3～6h；由氢氧化物胶体热分解得到的高电导率氧化物包覆在磷酸铁锂材料晶粒表面；煅烧的物料经球磨、过筛成为复合磷酸铁锂材料成品。

根据所述的复合磷酸铁锂材料的制造方法，其特征是：所述的可溶氯化盐选用氯化铝，氯化钛，氯化镁中的一种或几种；所述的惰性气氛为氮气或氩气；所述的高电导率氧化物为氧化铝、氧化钛、氧化镁的一种或几种。

根据所述的复合磷酸铁锂材料的制造方法，其特征是：将100kg市售磷酸铁锂材料与500kg纯净水混合配制成悬浊液，缓慢加入5％重量百分比浓度的磷酸，将悬浊液的pH值缓慢调节到1，加入0.05kg的分析纯氯化铝；然后缓慢在溶液中加入5％重量百分比浓度的氨水，搅拌状态下，将溶液的pH值调回到5，生成生成氢氧化铝胶体，将此液体喷雾干燥，制成固体粉料；该粉料在氮气气氛下300℃煅烧6h；煅烧后物料经球磨、过筛成为成品。