[发明专利]用于锂离子电池的磷酸铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池的电极材料的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂是目前常用的锂离子电池尤其是大动力电池的电极 材料，因此对于磷酸铁锂的制备已有很多研究。固相合成法是电极 材料制备中最为常用的一种方法，也是早期合成磷酸铁锂的主要方 法。Li G，Azuma H，Tohda M.Optimized LiMn_yFe_1-yPO₄ as the cathode for lithium batteries[J].J.Electrochem.Soc.，2002，149(6)：743-747披 露了采用以FeC₂O₄.2H₂O、Fe₂O₃、FePO₄为铁源物质，以NH₄H₂PO₄、 (NH₄)₂HPO₄为磷酸源物质，以Li₂CO₃、LiOH为锂源物质，以金属 或者金属氧化合物为添加剂，加入C源物质后经过球磨和真空干 燥，再经过高温固相合成法合成磷酸铁锂。该方法的特点是工艺简 单且易于产业化，但产物的粒径分布不均、形貌不规则，对下游制 造商的工艺控制有一定影响；CN200510032593.0披露了采用铁源 如Fe₂O₃，锂源LiH₂PO₄、掺杂金属和C进行湿法球磨及喷雾干燥 (或不干燥)后进行的碳热还原法，该方法特点是生产过程简单、 但其容量和倍率性能不佳；Delacourt C，Poizot P，Levasseur S， Masquelier C.Electrochemical and Solid-State Letters，2006，9(7)： A352-A355披露了将物料(NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O、H₃PO₄加入到LiOH 的液相共沉淀法，该法的前驱体在较低温度下可得到，该制备过程 包括前驱体制作、包碳、掺杂等，步骤较多；Liu H，Xie J Y，Wang K， Alloys Compd.，2008，456：461-465披露了用溶胶-凝胶法，采用便宜 的三价铁与乙二醇醚反应生成Fe(NO₃)₃+3CH₃OCH₂CH₂OH→ Fe(OCH₂CH₂OCH₃)₃+3HNO₃，所生成的Fe(OCH₂CH₂OCH₃)₃继续水 解并与LiH₂PO₄反应生成凝胶，用葡萄糖作为碳源，烧成的磷酸铁 锂，其粒径为65nm且分布均匀，具有82m²/g的比表面积，化学均 匀性好，但其合成周期长、制备过程复杂、过程较难控制。

现在有技术中路线最简单的工艺为(如中国申请 CN200510032593.0所披露的)：采用铁的2+价铁盐、锂盐Li₂CO₃、 有机碳源、金属氧化物在有机溶剂乙醇、甲醇或丙酮中球磨、真空 干燥、再进行固相反应生成磷酸铁锂，也是较为成熟的技术，其优 点是生产过程简单，设备投资小，电化学性能较高；缺点是振实密 度较小，导致电池制作中体积密度提高不上去，从而降低了电池的 容量，并且有大量废气产生。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的用于制备磷酸铁锂的方 法，以提高其振实密度。

本发明的另一个目的是提供一种改进的用于制备磷酸铁锂的 方法，以提高锂电池的储存稳定性。

本发明的另一个目的是提供一种改进的用于制备磷酸铁锂的 方法，以避免在碳负极易形成枝晶、掉粉而影响电池的性能或安全。