[发明专利]一种磷酸铁锂材料的处理方法

说明书

技术领域：

本发明涉及锂离子电池技术领域，特指一种磷酸铁锂材料的处理方法。

背景技术：

随着低碳经济的兴起，锂离子电池也正积极地朝着动力汽车和电网储能等方向积极发展，开发可快速充放电和适应动力汽车苛刻使用条件的锂离子电池成为了研究的重点。锂离子电池正极材料是决定锂离子电池发展的瓶颈，其决定着锂离子电池的性能和价格。因此，研究和开发高性能的锂离子电池正极材料已成为锂离子电池发展的关键所在。

1997年Goodenough研究小组[A.K.Padhi，K.S.Nanjundaswarmy，B.Goodenough，J.electrochem.SOC，144(1997)]首次合成了磷酸铁锂，并发现该材料作为锂离子电池正极材料具有较高的理论比容量(170mAh/g)，在低倍率下充放电，其嵌脱锂效率几乎可以达到100％。磷酸铁锂与钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等正极材料相比，该材料具有最好的热稳定性(350℃仍可保持结构不变)，在电解液中具有最小的溶解度(溶解度不随温度的变化而变化)。此外，磷酸铁锂中不含贵重金属，无毒，环境友好，原料来源广泛，价格低廉。基于以上的优势，今年来该材料作为新型储能锂离子电池电极材料备受关注，尤其在动力型电池领域有较大程度的研究和应用。

目前制约磷酸铁锂在大电池如混合动力汽车中应用的主要因素是较差的倍率性能，这主要是由于其具有低的电子导电率。另外，高温条件下(尤其是在大于或等于60℃时)该材料表现出了较差的循环稳定性。LiFePO₄的高电子电阻的缺陷通过表面包覆和元素掺杂的方式已得到了很好的解决，(S.L.Bewlay，K.Konstantinov，G.X.Wang，S.X.Dou，H.K.Liu，Mater.Lett.58，2004，1788)如上述非专利文献所述，采用溅射高温分解技术在磷酸铁锂表面进行可以使其电子导电率提高近7个数量级。

橄榄石结构磷酸铁中1D锂离子迁移通道使得该材料的电化学性能受颗粒尺寸影响较大，而且对可能造成通道堵塞的杂质和晶格堆垛缺陷很敏感。(K.Zaghi，N.Ravet，M.Gauthier，F.Gendron，A.Mauger，J.B.Goodenough，C.M.Julien，Journal of Power Sources 163，2006，560-566)如上述非专利文献所述，在磷酸铁锂橄榄石结构中检测到了各种含铁杂质，如γ-Fe2O3，Fe3O4，Fe2P2O7，Fe2P，Fe3P和Fe75P15C10等。最近的研究表明，在高温(尤其是60℃以上)循环过程中，磷酸铁锂阴极会发生铁的溶出，溶出的铁沉积到阳极表面，影响阳极SEI膜中的锂离子迁移，从而造成较大的容量衰减。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种处理处理磷酸铁锂材料的处理方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种磷酸铁锂材料的处理方法，由以下步骤组成：

A、将磷酸铁锂粉末分散到酸溶液中；

B、转移到封闭的容器中，在25℃～100℃下，恒温搅拌处理，得到黑色悬浊液；

C、将黑色悬浊液冷却到室温，抽滤，用去离子水清洗，真空干燥，温度控制在80℃～200℃，水含量控制在5000ppm以下；

D、冷却后研磨，得到酸处理的磷酸铁锂材料。

本发明相对于现有技术，制备工艺简单实用，适于工业化应用，用酸溶液处理磷酸铁锂材料，除去合成原材料及合成过程中残留的含铁杂质，采用该材料作为锂离子电池正极活性物质材料时，可以减少高温循环过程中铁的溶出，提高采用该材料作为活性物质的电池的高温循环稳定性和高温存储性能。未经此法处理的活性物质制备的电池，经过高温循环后，阳极沉积的铁的数量为2000-3000ppm。而使用此法处理的活性物质制备的电池，经过高温循环后，阳极沉积的铁的数量降低到200-300ppm。另外，酸处理过程中酸对材料表面层有一定的刻蚀作用，可有效提高了材料的高倍率性能。因此，通过本发明得到的酸处理磷酸铁锂，不但提高了离子导电性，高倍率性能，保持了高的可逆电化学容量和良好的循环性能，更提高了材料的高温性能。

所述步骤A的酸溶液为氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种或几种，这些酸容易获得且价格便宜，原材料容易满足。

所述步骤A的酸溶液为氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种或几种。

所述步骤A酸溶液浓度不受限制。