[发明专利]生产磷酸亚铁锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池的正极材料，更具体涉及一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法。 

背景技术

磷酸亚铁锂是一种新型锂离子电池电极材料，其特点是：①、高能量密度，理论比容量为170mAh/g，产品实际比容量可超过140mAh/g(0.2C，25℃)；②、安全，是目前最安全的锂离子电池正极材料，不含任何对人体有害的重金属元素；③、寿命长，在100％DOD条件下，可以充放电2000次以上；没有记忆效应；④、充电性能，磷酸亚铁锂作为正极材料的锂电池，可以使用大倍率充电，实现快速充电。虽然磷酸亚铁锂电池具备了高安全和长寿命的性能要求，是比较合适的动力电池，但目前磷酸亚铁锂电池制造成本较高，这对于电驱动交通工具的发展是一个较大瓶颈。降低磷酸亚铁锂电池制造成本，其关键在于降低电池材料的价格。 

目前国内外实现磷酸亚铁锂电池量产的合成方法均是高温固相法，它们典型的工艺流程为：将铁源、锂源、碳源等材料按比例混合球磨干燥后，在马弗炉内于惰性或者还原气氛中，以一定的升温加速加热到某一温度，反应一段时间后冷却，在加热过程中必须使用惰性气体保护Fe²⁺不被氧化成Fe³⁺，但是采用惰性气体保护，不容易控制和操作，并且会增加生产成本。 

考虑到采用惰性气体保护存在种种不足之处，有的企业经过研究，公开了一些无需采用惰性气体保护生产磷酸铁锂的工艺，例如：申请号为200510101262.8的中国专利文件公开了锂离子电池正极材料及其制备方法，将一定比例的锂源、亚铁源、磷酸源和含碳的导电添加剂及纳米添加剂按比例均匀混合，锂源、亚铁源和磷酸源原料的配比摩尔为Li∶Fe∶P＝1-1.1∶1-1.02∶1，将混合物置于球磨罐球磨8-24小时，然后放置于高温气氛炉中以5-30℃的速率升温，在150-400℃恒温4-24小时，然后继续升温，在温度为500-800℃恒温煅烧10-30小时，然后以5-25℃/min的速率冷却至室温，得到LiFePO4/C的正极材料。该发明的烧结过程是在高温气氛炉中进行的，通过高温气氛炉预先抽真空，达到防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺的目的，但是由于真空程度只是相对而言，不可能将炉内以及混合物中的氧化性气体全部排出，不能完全阻止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，满足不了要求较高的锂电池的生产，并且混合物直接置于炉内，在冷却的过程中高温的混合物会同少量氧化性气体接触，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，技术方案存在一定的不足之处。并且该方法需要添加TiO₂、SiO₂，导致生产成本偏高。 

申请号为200710059806.8的中国专利公开了一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法，它涉及电极材料的制造方法，其步骤是：用有机三价铁盐与磷酸二氢锂按照Fe∶Li∶PO₄＝0.8～1.2∶1∶1的摩尔比直接混合后，加入上述物质总和重量2～5倍的丙酮，在球磨机 中进行球磨2～20小时，球磨后的浆料经烘干、粉碎、造粒，在表面压力为0.01～5Kg/cm³的压实状态下，于500～800℃煅烧2～30小时，即制成磷酸亚铁锂材料产品。采用该方法生产出来的磷酸亚铁锂克容量仅为135mAh/g。