[发明专利]锂离子电池正极活性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极活性材料的制备方法，尤其涉及一种掺杂过渡金属磷酸盐LiM_xN_1-xPO₄正极活性材料的制备方法。 

背景技术

具有橄榄石结构的金属磷酸锂盐LiMPO₄是一种主要用于锂离子电池的正极活性材料，具有原材料价格低廉、储藏丰富，对环境无污染，化学性质稳定，安全性好等优点。其中磷酸铁锂（LiFePO₄）具有170mAh/g的理论容量和优良的循环性能，然而磷酸铁锂3.4V的电压平台严重限制了锂离子电池能量密度的提高。磷酸锰锂（LiMnPO₄）、磷酸钴锂（LiCoPO₄）、磷酸镍锂（LiNiPO₄）能极大地提高锂离子电池的能量密度，然而，这几种材料的电子电导率和锂离子扩散速率较低，限制了其应用。现有技术通过制备掺杂金属磷酸锂盐LiM_xN_1-xPO₄（例如LiMn_xFe_1-xPO₄或LiMn_xMg_1-xPO₄）材料来解决上述问题。 

目前制备所述掺杂金属磷酸锂盐LiM_xN_1-xPO₄常用的方法有溶剂热法和固相合成法。溶剂热法具体为：按一定比例将磷源、锂源、两种或两种以上金属源溶解于有机溶剂中，在溶剂热反应釜中加热进行反应得到所述掺杂金属磷酸锂盐。该溶剂热法可制备出形貌、颗粒尺寸可控且晶型较好的所述掺杂金属磷酸锂盐，然而由于该溶剂热法在反应过程中的溶液条件复杂、且不同的金属离子在溶剂热反应中的结晶行为不同，因此该溶剂热法制备出的所述掺杂金属磷酸锂盐其化学计量不可控。固相合成法具体为：按一定比例将磷源、锂源、两种或两种以上金属源及溶剂混合并球磨，之后在惰性氛围下高温煅烧获得所述掺杂金属磷酸锂盐。固相合成法可制备出化学计量可控的所述掺杂金属磷酸锂盐，但传统固相合成法中磷源、锂源及金属源一般采用粉体的磷酸盐（如磷酸二氢铵）、碳酸锂或氢氧化锂、有机金属盐或无机金属盐（如草酸亚铁/锰、醋酸亚铁/锰或碳酸锰)作为烧结的前驱体，这些粉体中的Li、P、O等元素在烧结过程中进行扩散转移并重新结晶生长为所述掺杂金属磷酸锂盐LiM_xN_1-xPO₄晶体，由于高温烧结过程中Li、P、O等元素的扩散现象复杂，并且重新结晶生长为新的晶体会受到温度、界面性质、晶体缺陷等因素的影响，传统固相法合成的所述掺杂金属磷酸锂盐LiM_xN_1-xPO₄晶体结构缺陷较多，且其形貌、颗粒尺寸难以精确调控。 

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种形貌、颗粒尺寸及化学计量均可控的掺杂金属磷酸锂盐LiM_xN_1-xPO₄正极活性材料的制备方法。 

一种锂离子正极活性材料的制备方法，包括：提供LiMPO₄颗粒和LiNPO₄颗粒，所述LiMPO₄颗粒和所述LiNPO₄颗粒均为正交晶系、空间群为Pnma的橄榄石型晶体，其中M为Fe、Mn、Co或Ni， N与M为不同的元素，N为二价金属；将所述LiMPO₄颗粒和所述LiNPO₄颗粒混合得到前驱体；以及将所述前驱体进行烧结，得到LiM_xN_1-xPO₄颗粒正极活性材料，其中0<x<1。