[发明专利]一种锂电池用磷酸铁锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池用磷酸铁锂正极材料及其制备方法。该磷酸铁锂正极材料由粒径为0.3‑1.5um的小颗粒磷酸铁锂和粒径为5‑15um的大颗粒磷酸铁锂按质量比例为1～9:9～1混合而成；制备方法包括如下步骤：（1）密实氧化铁的制备、（2）小颗粒磷酸铁锂浆料的制备、（3）大颗粒磷酸铁锂浆料的制备、（4）磷酸铁锂前驱体粉末的制备、（5）磷酸铁锂成品的制备。本发明通过用较小的磷酸铁锂和较大的磷酸铁锂调制成双峰型分布，制备的磷酸铁锂密度大，性能好；制备工艺流程简单且易于控制、能耗和原料成本低、生产效率高、可应用于工业化大生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂电池用磷酸铁锂正极材料及其制备方法。

背景技术

21世纪人类面临着能源危机和环境污染两个严峻问题，因此清洁可再生新能源的开发与研究具有深远意义。其中，各类汽车占石油消耗量的40％左右，全球大气污染42％来自于交通车辆的排放。世界各国对发展电动汽车非常重视，我国863计划中也将发展电动车列为重要发展方向。作为车载动力的动力电池的研究，成为动力汽车发展的主要瓶颈。目前动力电池主要的候选者有镍氢电池，锂离子电池和燃料电池。基于性价比的考虑，锂离子电池具有较大的优势。锂离子电池作为储能材料相比传统电池具有电压高、比容量大、循环寿命长和安全性能好的优点，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、航空航天和军事工程等领域，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

在很大程度上，正极材料的性能决定整个锂离子电池的综合性能。继钴酸锂(LiCo O2)、镍酸锂(Li Ni O2)、锰酸锂(Li Mn2O4)和磷酸铁锂(Li Fe PO4)都是用作锂离子电池的正极材料。其中，Li Co O2的成本较高、价格昂贵、资源贫乏、毒性大；Li Ni O2制备困难。热稳定性差、安全性也差；Li Mn2O4虽然安全性能好，但其容量衰减明显，循环可逆性能差；橄榄石型晶态结构的Li Fe PO4具有放电比容量大、循环寿命长、安全性能好，价廉、无毒无环境污染等突出优点，因而具有广泛的应用前景。但其压实密度低，是限制其在商业电池行业发展的重要阻碍。压实密度对电池性能有较大的影响，压实密度与片比容量、效率、内阻、以及电池循环性能有密切的关系。一般来说，压实密度越大，电池的容量就能做的越高，所以压实密度也被看做材料能量密度的参考指标之一，工艺条件一定的条件下，压实密度越大，电池的容量越高。特别是在当今新能源汽车兴起的高峰期，要想磷酸铁锂能在新能源电动汽车以及混合电动汽车上得以广泛应用，必须以提高磷酸铁锂的压实密度为重要前提。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种锂电池用磷酸铁锂正极材料及其制备方法，当前磷酸铁锂制备的时候粒度分布一般都是单峰，本发明选用大小两种颗粒浆料，通过单独喷雾干燥将大颗粒磷酸铁锂和小颗粒磷酸铁锂按照一定配比进行混合，然后经高温烧结制得高压实密度磷酸铁锂正极材料，制备的磷酸铁锂密度大，性能好，制备工艺流程简单且易于控制、能耗和原料成本低、生产效率高、可应用于工业化大生产。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂电池用磷酸铁锂正极材料，由粒径为0.3-1.5um的小颗粒磷酸铁锂和粒径为5-15um的大颗粒磷酸铁锂按质量比例为1～9:9～1混合而成。

进一步，上述所述的小颗粒磷酸铁锂的粒径优选为0.5-1um，大颗粒磷酸铁锂的粒径优选为8-12um,两者的质量比例优选为3～7:7～3。

进一步，一种制备锂电池用磷酸铁锂正极材料的方法，具体包括如下步骤：

步骤(一)密实氧化铁的制备：

(1)分别缓慢滴加沉淀剂溶液与铁盐溶液和添加剂的混合溶液于三口烧瓶中，65-90℃下搅拌反应3-5h，然后90-100℃真空干燥完全，再球磨1-2h；

(2)将步骤(1)得到的粉末置于管式炉中，在500℃下煅烧5h，得到密实氧化铁粉体；