[发明专利]一种磷酸铁锂正极材料的制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括：(1)将第一锂源、磷源、铁源和第一碳源加入至含有络合剂的第一溶剂中，得到混合溶液，于400‑450℃的温度下搅拌均匀后，经干燥、破碎处理后，得到前驱体①；(2)将磷酸铁颗粒和第二锂源按摩尔比1:(1.03‑1.1)的均匀混合后，然后加入第二碳源、第二溶剂和掺杂金属盐，经充分混合后，研磨3‑8小时，经干燥、破碎处理后，得到前驱体②；(3)将前驱体①和前驱体②按1:(0.5‑3)的质量比混合均匀，得到混合前驱体；然后在惰性或者还原性气氛下高温烧结，得到磷酸亚铁锂粗品；(4)在气流磨中对所述磷酸亚铁锂粗品进行粉碎和烘干，然后收集得到磷酸铁锂正极材料。本发明还提供了一种锂离子电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料的制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于其较高的体积能量密度、质量能量密度以及优异的循环性能，被当今国际上公认为理想的能量储存和输出电源，在各个领域日益显示出其重要作用。能量密度优劣是衡量锂离子电池的重要指标之一，而压实密度在很大程度上影响着电池的能量密度，理论上电池的能量密度与压实密度成正比关系，压实密度越大，其电池容量越高。目前，市场上的磷酸铁锂普遍压实密度较低，普遍在2.2-2.3g/cm³之间；并且传统磷酸铁锂的固相法或液性法的制备过程中均存在多次烧结，导致成本过高，且整个制备工艺复杂繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种磷酸铁锂正极材料的制备方法和锂离子电池，该磷酸铁锂正极材料的制备方法只通过一次烧结就可以制得磷酸铁锂正极材料，工艺方法简单、成本低，制得的磷酸铁锂正极材料压实密度高、结晶度好以及单位体积的能量密度大。

具体地，第一方面，本发明提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将第一锂源、磷源、铁源和第一碳源加入至含有络合剂的第一溶剂中，得到混合溶液，于400-450℃的温度下搅拌均匀后，经干燥、破碎处理后，得到前驱体①；

(2)将磷酸铁颗粒和第二锂源按摩尔比1:(1.03-1.1)的均匀混合后，然后加入第二碳源、第二溶剂和掺杂金属盐，经充分混合后，研磨3-8小时，经干燥、破碎处理后，得到前驱体②，其中，所述第二碳源的质量百分含量为2.9％-8.7％；

(3)将所述前驱体①和所述前驱体②按1:(0.5-3)的质量比，置于混料机内混合均匀，得到混合前驱体；然后在惰性或者还原性气氛下进行高温烧结，得到磷酸亚铁锂粗品；

(4)利用加热后的高温压缩空气作为粉碎和烘干气源，在气流磨中对所述磷酸亚铁锂粗品进行粉碎和烘干，然后收集得到磷酸铁锂正极材料。

可选地，所述步骤(1)中，所述第一锂源包括磷酸锂、碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂和草酸锂中的一种或多种。例如，本发明一具体实施方式中，所述第一锂源可以为磷酸锂，或为碳酸锂。本发明另一具体实施方式中，所述第一锂源可以为碳酸锂和氢氧化锂。

可选地，所述磷源包括磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种或多种。

可续地，所述铁源包括三氧化二铁、磷酸铁、柠檬酸亚铁、草酸亚铁和硫酸亚铁中的一种或多种。

可选地，所述第一碳源包括碳纳米管、石墨、酚醛树脂、蔗糖、葡萄糖、抗坏血酸和淀粉中的一种或多种。

可选地，所述第一溶剂包括去离子水、甲醇、乙醇、丙酮和异丙酮中的至少一种。

进一步地，可续地，所述第一碳源包括碳纳米管、石墨、酚醛树脂、蔗糖、葡萄糖、抗坏血酸和淀粉中的至少两种。例如，本发明一具体实施方式中，所述碳源为葡萄糖和抗坏血酸。或本发明另一具体实施方式中，所述碳源为葡萄糖、碳纳米管和酚醛树脂。