[发明专利]一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：1)高能球磨制得磷酸铁锂/石墨烯复合材料；2)将磷酸铁锂/石墨烯复合材料造粒得到1～10μm的微粒；3)用混粉机将石墨烯纳米片包覆在复合材料上，再将复合电极材料与粘结剂混合得锂电池正极材料。本发明方法制备的正极材料导电性好，振实密度高，可制备大容量电池，本发明的制备工艺简单，可控性好，能满足规模化生产的需要。

技术领域

本发明涉及一种动力锂电池材料，具体涉及一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料，其安全性能与循环寿命是其它电池材料无法比拟的，满足了电动车频繁充放电的需要，而且以磷酸铁锂为正极材料的大容量锂离子电池更易串联使用，可以为电动车提供更高的动力。另外，磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代动力锂离子电池的理想正极材料。

磷酸铁锂堆积密度低和导电性差的缺点阻碍了其实际应用。研究者们为了提高导电性，在材料中掺入导电石墨等碳材料，这又显著降低了材料的堆积密度，掺碳磷酸铁锂的振实密度一般只有1.0～1.2g/cm³，而商品钴酸锂的振实密度一般为2.0～2.4g/cm³，如此低的堆积密度使得磷酸铁锂的体积比容量与钴酸锂相差很多，制成的电池体积较大，很难应用于实际；另外，掺杂的导电石墨通常为球形，与磷酸铁锂形成点接触，为了形成良好的通路，掺杂量较大，从而导致磷酸铁锂正极材料的体积较大。

理想的石墨烯是一种单原子层的碳材料，工业上可大规模生产的多为1～10个原子层，通常称之为石墨烯纳米片。以石墨烯纳米片作为磷酸铁锂锂电池正极材料中的导电材料，可在保证磷酸铁锂正极材料导电性能的同时提高其振实密度，可提高锂电池功率密度、充放电速度及电容量，为其实际应用奠定基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，解决磷酸铁锂正极材料振实密度低和导电性差的问题，为锂电池性能的进一步提高奠定基础。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)制备磷酸铁锂/石墨烯复合材料：将磷酸铁锂与石墨烯混合，高能球磨3～20h；

2)复合材料造粒：于所述磷酸铁锂/石墨烯复合材料中加入粘结剂，造粒得1～10μm的微粒；

3)制备锂电池正极材料：

a.于混粉机中混合步骤2)所得复合材料微粒与石墨烯纳米片；

b.将步骤a所得的包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/石墨烯复合材料与粘结剂混合、匀浆及干燥，再于180～220℃下真空处理。

所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第一优选技术方案，步骤1)所述磷酸铁锂与石墨烯混合的质量比为100∶1～1∶1。

所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第二优选技术方案，步骤1)所述磷酸铁锂与石墨烯混合的质量比为20∶1。

所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第三优选技术方案，步骤1)所述高能球磨的球料比为11∶1～10∶1。

所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第四优选技术方案，所述粘结剂为海藻酸钠、壳聚糖、羟甲基纤维素钠或聚丙烯酸。

所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第五优选技术方案，步骤2)所述粘结剂与复合材料中磷酸铁锂的质量比1∶1～1∶50；

所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第六优选技术方案，步骤a所述复合材料微粒中磷酸铁锂与石墨烯的质量比为100∶1～1∶1。