[发明专利]一种提升磷酸铁锂正极材料压实密度的制备方法及磷酸铁锂正极材料

说明书

本发明提供一种提升磷酸铁锂正极材料压实密度的制备方法及磷酸铁锂正极材料，包括由原料混合而成的原料液，再将原料液导入并联砂磨机系统中进行研磨，所述并联砂磨机系统是由至少两套砂磨机组并联而成，每套砂磨机组是由至少一台砂磨机串联而成；将每套砂磨机组研磨后的不同粒径粒的浆料进行混合成研磨浆料；干燥得到前驱体、煅烧、分级破碎得磷酸铁锂正极材料粉末。本发明采用不同设置参数的砂磨机组并联而成的并联砂磨机系统同时进行研磨，提高加工效率；同时能形成不同粒径的浆料，从而能提高磷酸铁锂正极材料的压实密度，所以本发明的制备方法高效、快捷，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，尤其提供了一种提升磷酸铁锂正极材料压实密度的制备方法及磷酸铁锂正极材料。

背景技术

新能源电池日益盛行之下，磷酸铁锂正极材料因其结构稳定、充放电平台优异、容量较高、循环性能好、安全、无毒、成本低廉等特点，使其具有不可完全取代的绝对市场。在各工艺一致情况下，正极材料的压实密度越大，电池容量就可以做的越高，所以压实密度也可以看作衡量正极材料能量密度的重要指标之一。压实密度不仅与材料的真实密度、粒度大小有关，还与材料的粒径分布以及级配有关。

现有磷酸铁锂合成主要是以磷铁工艺碳热还原法合成，该方法首先将原料铁源、锂源、碳源进行湿法混合和研磨制成浆料，然后进行喷雾干燥，再将干粉高温煅烧合成磷酸铁锂。研磨阶段主要是以单台砂磨机反复研磨，研磨所得浆料粒径分布近似单峰正态分布；由这种单一粒径分布的浆料最终合成的磷酸铁锂存在压实密度低的缺点。专利201711315675.5采用两种不同粒径的浆料进行混合的方式，形成粒径级配提升成品压实，但其方法需三步合成，即先后研磨出大、小粒径浆料，再进行混合。分批研磨不同粒径的浆料在生产上比较耗时不利于大规模连续生产。

发明内容

本发明是针对现有研磨技术需多步才能研磨出多种粒径混合的浆料的弊端，提出一种提升磷酸铁锂正极材料压实密度的制备方法及磷酸铁锂正极材料，通过一步法即可制备出多种粒径的混合浆料，从而提升磷酸铁锂正极材料的压实密度和生产效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种提升磷酸铁锂正极材料压实密度的制备方法，包括由原料混合而成的原料液，还包括如下制备步骤：

(1)将原料液导入并联砂磨机系统中进行研磨，所述并联砂磨机系统是由至少两套砂磨机组并联而成，每套砂磨机组是由至少一台砂磨机串联而成；

(2)将每套砂磨机组研磨后的不同粒径的浆料进行混合成研磨浆料；

(3)将研磨浆料通过喷雾干燥塔进行干燥得到前驱体；

(4)将前驱体在惰性气体保护下于600～800℃保温6～12h，得到磷酸铁锂；最后经过分级破碎得到平均粒度为1～3μm磷酸铁锂正极材料粉末。

进一步方案，所述原料液是由70～80％wt铁源、15～20％wt锂源、5～10％wt碳源、1～5％wt添加剂混合于溶剂中，搅拌均匀成固含量为30～60％的混合浆液。

更进一步方案，所述添加剂为氧化铜、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铅、氧化铋中的至少一种。

进一步方案，所述铁源为无水磷酸铁或含水磷酸铁；

所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂或醋酸锂；

所述碳源为葡萄糖、蔗糖、淀粉、柠檬酸、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；

所述溶剂为纯水或乙醇。

进一步方案，步骤(1)中所述原料液同时导入不同的砂磨机组中进行单独研磨。

进一步方案，所述砂磨机为棒销式、涡轮式或盘式。