[发明专利]磷酸亚铁锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种磷酸亚铁锂正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料领域。

背景技术

能源与人类社会生产和发展密切相关，保持经济的可持续发展是全人类的共同愿望与奋斗目标。发展锂离子电池是解决日趋短缺的能源问题及日益严重的环境污染问题的有效途径之一，而电池材料的发展又在不断推动锂离子电池技术的发展，先进电池材料已经逐渐成为发展锂离子电池的核心技术。

目前，广泛应用于小型电池的LiCoO₂材料价格昂贵，而且钴资源贫乏、对环境有污染，因而限制了其推广使用。尖晶石LiMnO₄实际比容量低，高温循环性能差，容易发生Jahn-Teller畸变。1997年，美国Austin的Texas大学的A.K.Padhi、J.B.Goodenough等首次报道了LiFePO₄，他们发现LiFePO₄具有可逆地脱出和嵌入锂离子的性能，该材料价格相对较低、循环性能好、理论容量高且对环境友好，因此被认为是一种非常具有前景的正极材料。

LiFePO₄具有橄榄石结构，其理论容量为170mAh/g，放电平台为3.4V。但LiFePO₄电子导电率和离子传导率较低，充放电过程中容量损失严重，大电流放电性能差，为此，人们通过在LiFePO₄表面包覆导电材料、掺杂离子改性、减小LiFePO₄的尺寸以提高锂离子扩散速率等方法加以解决。

目前，LiFePO₄的制备主要采用固相法。CN101635347A号中国专利文献公开了一种高密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其是以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢氨为原料，加入掺杂元素化合物和有机碳源，经过球磨混合，再经过三次高温焙烧，最后粉碎分级，得到振实密度在1.6～1.9 g·cm^-3、室温下首次放电比容量可达140～153 mAh·g^-1的高堆积密度的锂离子电池正极材料磷酸铁锂。CN1581537A号中国专利文献公开了一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，其是以金属铁粉、磷酸铁、磷酸锂、搀杂元素磷酸盐、导电剂或导电剂前驱体按比例混合均匀，然后置于填充惰性气氛的球磨容器中，球磨18～36小时；所得球磨产物放入高温炉，在氮气或氩气等惰性气氛中，以10℃～30℃/min的加热速率升温，于450℃～750℃恒温培烧10min～60min，然后以10℃～30℃/min降温速度冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末或搀杂磷酸铁锂粉末；产物在1C倍率下充放电测试，其放电容量为138 mAh·g^-1。