[发明专利]一种提高橄榄石结构电极材料水热法产量的制备方法

说明书

本发明公开了一种提高橄榄石结构电极材料水热法产量的制备方法，该橄榄石结构电极材料的化学式为LiMPO₄，其中M为二价过渡金属元素，包括以下步骤：配置酸液，形成悬浮溶液；配置碱液，形成悬浮溶液；一次反应，获得一次前驱体反应浆料；二次反应，获得悬浊液的LiMPO₄反应浆料；将LiMPO₄反应浆料进行固液分离，获得含湿LiMPO₄。本发明得到颗粒小，电化学性能优异ⁱ的橄榄石结构电极材料，其低温性能优异，同时产量得到极大提高，成本大大降低。

技术领域

本发明属于锂电池电极材料领域，具体涉及一种提高橄榄石结构锂电池电极材料水热法产量的制备方法。

背景技术

近年来，由于人们对环境问题和能源问题认识的提高，越来越重视二次电池的开发。锂电池因为其容量高，寿命长等优势，广泛运用于手机，笔记本电脑，电动车，电动工具，储能等，是具有巨大经济价值的二次电池。

锂离子电池中具有橄榄石结构的磷酸盐化合物，如磷酸铁锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂、磷酸锰锂，均可作为锂离子二次电极正极材料。

现有橄榄石结构电极材料的工业化生产技术主要以高温固相烧结为主，采用高温固相法，烧结会产生大量的气体污染大气，且制备的电极材料产品电化学性能不好，低温性能差。

水热法由于通过溶液混合，能制备颗粒小，电化学性能优异，低温性能好。水热法产业化国内外都有研究，但是现有技术中如果在保持水热法良好低温性能前提下，且批次产量却很低，导致成本高；而反过来提高批次产量时，却又无法保持水热法良好低温性能和优良的电化学性能；现有技术中质量和产量要求无法兼得。

发明内容

本发明的目的之一在于：提出一种提高橄榄石结构电极材料水热法产量的制备方法，得到颗粒小，电化学性能优异的橄榄石结构电极材料，其低温性能优异，同时产量得到极大提高，成本大大降低。

本发明的目的之二在于：进一步提出得到碳包覆的橄榄石结构电极材料的制备方法。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种提高橄榄石结构电极材料水热法产量的制备方法，该橄榄石结构电极材料的化学式为LiMPO₄，其中M为二价过渡金属元素，包括以下步骤：

1)配置酸液：将磷源、M源和部分锂源溶解到溶剂中形成酸液，酸液中M浓度2.4-6mol/L(该浓度为全部M相对酸液的浓度，包括各种形态的M，包括溶解和未溶解的M)，锂添加摩尔量为M的0.1-1倍，使得M形成悬浮溶液；

2)配置碱液：将锂源溶解到溶剂中形成碱液，碱液中Li浓度5-12mol/L(该浓度为全部Li相对碱液的浓度，包括各种形态的Li，包括溶解和未溶解的Li)，使得Li过量形成悬浮溶液；

3)一次反应：将碱液和酸液加入一次反应容器中，反应时间1-10h，搅拌速度20-50Hz，获得一次前驱体反应浆料，一次前驱体反应浆料为含Li离子、M源的阴离子、磷酸根、M源离子的共沉物的均匀的悬浊液；

4)二次反应：将一次前驱体反应浆料加入二次反应容器中，反应温度130-240℃，反应时间2-10小时，获得悬浊液的LiMPO₄反应浆料；

5)将LiMPO₄反应浆料进行固液分离，获得含湿LiMPO₄。

作为选择，M为Fe、Mn、Co、Ni的一种或者多种，溶剂为水、乙二醇、乙醇、丙酮的一种或者多种。作为进一步选择，溶剂为水、乙二醇混溶液。

作为选择，配置酸液的配料温度20-60℃，溶解时间0.5-5h。

作为选择，配置碱液的配料温度20-60℃，溶解时间1-5h。