[发明专利]电池复合材料及其前驱体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备方法，尤其是，涉及一种电池复合材料及其前驱体的制备方法。

背景技术

由于全球能源的持续短缺，造成石油价格高居不下，以及近年来环保意识的逐渐抬头，目前相关产业最关心的议题莫过于如何提供环保、干净又不失效能的能源。在各种替代性的能源中，化学电池是目前业界积极研发的技术。随着相关产业持续投入研发，不但使电池的技术不断精进、提升，同时也广泛地应用于日常生活，例如消费性电子产品、医疗器材、电动脚踏车、电动机车、电动汽车以及电动巴士等。

其中，磷酸铁锂(LiFePO₄，简称LFP)复合材料电池，因为其不会有爆炸的危险，且具有大电流、循环寿命长等优点，故广为市场所接受，以取代铅酸、镍氢、镍镉等低功率、高污染的传统电池。经过多年研发，更开发出了纳米金属氧化物共晶体化磷酸铁锂化合物(LFP-NCO)电池，其是由含有锂、铁、磷与金属或金属化合物的前驱体所形成的单一不可分割化合物，并且是一种非掺杂也非涂布型态的材料，可大幅改善传统磷酸铁锂材料导电率较低及杂质多的问题，且价格比传统磷酸铁锂材料便宜，具有较佳的市场竞争力，遂成为目前市场的主流。

然而，目前应用于纳米金属氧化物共晶体化磷酸铁锂化合物的制备方法，多数是通过磷酸铁(FePO₄)、氢氧化锂(LiOH)以及碳酸锂(Li₂CO₃)进行反应而制备，由于氢氧化锂的原料成本较高，且制备时须使用较多的磷酸铁原料，并耗费较多时间进行原料研磨，使得电池的单位时间及金钱成本连带提高，再加上该反应包括酸碱中和反应，故对制造工序pH值相当敏感，更会连带造成原料黏滞，进而导致制造工序的管路堵塞，且由于酸碱中和伴随的吸、放热现象，使制造工序温度无法稳定控制，加大了制造工序的操作难度。此外，前述制备方法在制造工序中须经过多次原料移槽的动作，导致原料可能造成污染的风险，严重影响产品质量。

因此，如何改善上述现有技术的缺陷，提升产品质量，降低原料、时间成本以及制造工序操作难度，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种电池复合材料及其前驱体的制备方法，以解决现有电池的制备中存在的所需原料及时间成本较高，且酸碱中和反应造成制造工序pH值敏感、管路堵塞及温度控制不易，以及多次原料移槽导致污染等缺点。

本发明的另一目的在于，提供一种电池复合材料及其前驱体的制备方法，通过反应产生的前驱体来制备电池复合材料，可大幅缩短研磨所需时间，进而降低单位时间及金钱成本。同时，还可达到降低制造工序pH值敏感性、避免原料黏滞及管路堵塞以及稳定控制制造工序温度，进而降低制造工序及生产线的操作难度。

本发明的另一目的在于，提供一种电池复合材料及其前驱体的制备方法，通过磷酸、去离子水与铁粉的二次反应，使磷酸与铁粉充分反应，以达到有效降低原料的浪费并全面提升产品质量的功效。

为达成上述目的，本发明的一实施方式提供一种电池复合材料的制备方法，至少包括：(a)提供磷酸、铁粉、碳源(如醣类、有机化合物、聚合物或高分子材料)以及第一反应物的步骤，该磷酸的化学式为H₃PO₄，该铁粉的化学式为Fe；(b)使该磷酸与该铁粉进行反应，以生成第一生成物的步骤，此步骤中还可加入碳源进行反应；(c)煅烧该第一生成物以生成前驱体的步骤，该前驱体的化学式为Fe₇(PO₄)₆；以及(d)使该前驱体、碳源与该第一反应物进行反应，再煅烧反应的混合物，以生成该电池复合材料的步骤。