[发明专利]一种功率型高振实密度磷酸铁锂复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种功率型高振实密度磷酸铁锂复合材料的制备方法，步骤包括材料混合，球磨处理，煅烧，过筛等，采用本发明制得的功率型高振实密度磷酸铁锂复合材料，具有优秀的高倍率性能，具有高质量百分比的Fe₂P相，可用于工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，特别是涉及一种功率型高振实密度磷酸铁锂复合材料的制备方法。

背景技术

在上世纪九十年代初期，Sony和Moli公司分别商业化了第一代锂离子电池，从那时开始，锂离子电池技术获得了突飞猛进的发展，其应用领域从普通的消费电子类产品电源，逐渐拓展到能量储存，汽车动力以及后备电源等领域。早期的锂离子电池所用的正极材料，主要是LiCoO₂。由于LiCoO₂材料成本较高，循环性能较差，安全性能并不理想，以及具有相当的环境隐患，已经无法充分满足目前的需要。1997年，Goodenough和Padhi等人提出了橄榄石型的LiFePO₄具有可逆的脱嵌锂的性能，从而为锂电正极材料找到了一个新的方向。这种材料环境友好，锂脱欠电压适中，循环性能及安全性能极好，因此吸引了广泛的关注。到今天，LiFePO₄的研究已经取得了长足的进步，其存在的问题，如电子电导率低，离子扩散系数小等问题，已经通过在前驱物中加入碳源，从而在产物表面原位生成碳包覆层，和制备出纳米级的LiFePO₄复合材料而得到了极大的缓解，这些技术上的进步推动了LiFePO₄材料走向商业化，并成为大型电动汽车电池和储能电池等的首选正极材料。

由于LiFePO₄材料密度较低，只有3.6g/cm³，这种材料的振实密度较低，因此其压实密度较低，这将导致该种材料具有较低的体积能量密度。此外，为改善动力学性能而经过的碳包覆，会进一步降低材料的压实密度，对其体积能量密度有更为不利的影响。目前经过碳包覆的纳米化LiFePO₄材料，一般的振实密度低于1.0g/cm³。

中国专利CN101478045B公开了一种高振实密度磷酸铁锂的制备方法，采用软化学方法合成亚微米级的磷酸铁锂粉末，将其高速搅拌并同时喷入高分子聚合物溶液进行造粒，然后烧结处理，可制得高振实密度、低表面积、平均粒径在5-15微米的锂电池正极活性材料磷酸铁锂，但是这种方法工艺流程过于复杂，生产效率低下，无法工业化生产。文献《Effects of carbon coating and iron phosphides on the electrochemicalproperties of LiFePO4/C》(Y.Lin,M.X.Gao,D.Zhu,Y.F.Liu,H.G.Pan，J.Power Sources,2008,184(2):444-448.)通过对磷酸铁锂外包覆碳，来实现磷酸铁锂部分转化为FeP，从而得到高振实密度的磷酸铁锂，但是这种工艺复杂，精细度极高，适宜于实验室而不适宜工业化生产。

发明内容

为了解决磷酸铁锂材料体积能量密度低，导电性差的问题，我们提出了一种功率型高振实密度磷酸铁锂复合材料的制备方法，采用本发明制作的磷酸铁锂复合材料具有较高的振实密度和优秀的高倍率性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为实现上述目的，本发明提供一种功率型高振实密度磷酸铁锂复合材料的制备方法，其步骤如下：

1)将碳源与0.8～2.0:1:1质量比的锂盐，铁盐，磷酸盐充分混合均匀；

2)将混合物分散于球磨溶剂中，然后进行第一次球磨处理，球磨转速为100～500r/min，球磨时间为1～10小时，得到粘稠产物；

3)将所得的粘稠产物放入管式真空炉中，在惰性气体氩气的氛围下进行第一次煅烧，煅烧温度为100℃～900℃，煅烧时间为1～25小时，得到干燥产物；