[发明专利]一种采用磷酸铁锂正极材料的锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种采用磷酸铁锂正极材料的锂离子电池及其制备方法，属于锂电池技术领域。磷酸铁锂正极材料的制备材料中包括有按重量份计的氢氧化锂20～40份、微晶纤维素30～70份、水30～40份、磷酸铁90～150份，是经过原料反应、制备浆料、干燥、烧结步骤进而制备得到。本发明提供的磷酸铁锂材料，其应用于锂离子电池的正极材料时，具有电容量大、放电效率高、循环放电次数多的优点。

技术领域

本发明涉及一种采用磷酸铁锂正极材料的锂离子电池及其制备方法，属于锂电池技术领域。

背景技术

与常用的铅酸电池、铬镍电池、镍氢电池等二次电池相比，锂离子电池具有以下优点：1、高能量密度：锂离子电池质量比能量已达150Wh/kg，是Ni/MH电池的1.5倍、Cd/Ni电池的3倍；锂离子电池的重量是相同容量的镍镉货镍氢电池的一半，体积是镍镉的40-50％，镍氢的20-30％。2、无污染：锂离子电池不含有如镉、铅、汞之类的有害金属物质。3、高电压：不同正极材料锂离子电池单体的工作电压在3.2-4.5V之间，相当于三个串联的镍镉电池或镍氢电池。4、不含金属理：锂离子电池不含金属锂，因而安全性能得到了很大的保证。5、循环性能高：在正常情况下，锂离子电池的充放电周期可以超过500次。6、无记忆效应：记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池容量减少的情况。锂离子电池不存在这种记忆效应。7、可快速充电：锂离子电池可以再一到两个小时内充满。

锂离子电池通过锂离子在正负极之间的来回运动完成充放电，在这个过程中，正负极材料随充放电深度变化比较小，可逆性能好。锂离子电池多采用磷酸铁锂等锂的复合氧化物作为正极材料，石墨作为负极材料，六氟磷锂的有机溶液作为电解液，多孔薄膜作为隔膜。电池充电时，锂离子从正极材料中脱出，经过电解质和隔膜，嵌入到负极材料中；在电池的放电过程中，锂离子从电池的负极材料脱出，再经过电解质和隔膜，重新嵌入电池的正极材料。由于锂离子在正、负极中有相对固定的空间和位置，因此电池充放电反应的可逆性很好，从而保证了电池的长循环寿命和工作的安全性。

磷酸铁锂以铁、磷为原料，其来源丰富,价格低廉,被认为是动力锂离子电池首选正极材料磷酸铁锂放电平台3.2～3.3V,低于钴酸锂、锰酸锂3.6～3.7V，但其放电平台更平稳；磷酸铁锂具有优良的大电流放电特性，可承受7C的连续放电及20C以上的瞬间放电。LiFePO₄以其在价格、安全性、热稳定性及大倍率放电性等方面的特性，决定了其在动力用锂离子电池领域有着无法比拟的优势，有着极大的市场空间。

CN101841021B公开一种磷酸铁锂和磷酸钒锂复合正极材料及其制造方法，复合正极材料由纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锂源化合物和纳米铁源化合物为原料，纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锂源化合物和纳米铁源化合物按照钒、磷、锂、铁元素摩尔比为1∶1-1.5∶1-2∶1-1.5的比例混合。CN103633321B公开了一种磷酸铁锂的制备方法，该方法包括：利用蒸汽相法制备了高结晶性、高纯度的磷酸铁锂材料，在蒸汽相反应容器中，反应物分成固液两相，固相组成为含有例如硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸等组成混合粉体或水溶液，液相为纯蒸馏水或含有酸或碱的水溶液，在100-180℃进行热处理，利用液相中的水或者酸、碱与水的混和气体不断转移到固相中，从而与固相中的氢氧化锂及硫酸亚铁发生反应，汽相可以同时起到调节反应时PH值的功能，实现磷酸铁锂的可控制备。CN100398434C公开一种高性能锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，将自制包含掺杂元素的磷酸二氢锂、草酸亚铁或乙酸亚铁、导电剂或导电剂的前驱体按照一定的比例混合均匀，然后将混合物放入惰性气氛保护的微波反应炉中煅烧和热处理，最后冷却至室温，便制得锂离子电池正极材料磷酸铁锂。

但是上述的磷酸铁锂正极材料存在着多次循环放电后电容量损失的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种磷酸铁锂材料，其应用于锂离子电池的正极材料时，具有电容量大、放电效率高的优点。

技术方案是：