[发明专利]高密度球形磷酸铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池正极材料领域，尤其涉及一种球形磷酸铁锂的制备方法。 

背景技术

锂离子二次电池是20世纪90年代出现的新型绿色高能可充电电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携电动工具、电子仪表、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景，目前已成为世界各国竞相研究开发的重点。正极材料是锂离子电池的一个重要组成部分，在锂离子电池充放电过程中，不仅要提供在正负嵌锂化合物中往复嵌/脱所需要的锂，而且还要提供负极材料表面形成SEI膜所需要的锂，因此，研究和开发高性能的正极材料是锂离子电池发展的关键所在。 

迄今为止，研究最多的正极材料是LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及以上三种材料的衍生物，如LiNi_0.8Co_0.2O₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等。其中，LiCoO₂是唯一大规模商品化的正极材料，目前90％以上的商品化锂离子电池采用LiCoO₂作为正极材料。LiCoO₂的研究比较成熟，综合性能优良，但其价格昂贵，容量较低，毒性较大，存在一定的安全性问题。LiNiO₂成本较低，容量较高，但制备困难，材料性能的一致性和重现性差，存在较为严重的安全问题。LiNi_0.8Co_0.2O₂可看成LiNiO₂和LiCoO₂的固溶体，兼有LiNiO₂和LiCoO₂的优点，一度被人们认为是最有可能取代LiCoO₂的新型正极材料，但仍存在合成条件较为苛刻(需要氧气气氛)、安全性较差等缺点，综合性能有待改进；同时由于含较多昂贵的Co，成本也较高。尖晶石LiMn₂O₄成本低，安全性好，但循环性能尤其是高温循环性能较差，在电解液中有一定的溶解性，储存性能差。新型的三元复合氧化物镍钴锰酸锂(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)材料集中了LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄等材料的各自优点：成本与LiNi_0.8Co_0.2O₂相当，可逆容量大，结构稳定，安全性较好，介于LiNi_0.8Co_0.2O₂和LiMn₂O₄之间，循环性能好，合成容易；但由于含较多昂贵的Co，成本也较高。对 中大容量、中高功率的锂离子电池来说，正极材料的成本、高温性能及安全性十分重要，而上述LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及其衍生物正极材料尚不能同时满足这些要求。因此，研究开发能用于中大容量、中高功率的锂离子电池的新型正极材料成为当前的热点。