[发明专利]一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法，包括以下步骤：S1、称取锂源、磷酸铁和四苯基卟啉铁混合后进行球磨，得到前驱体；S2、将所述前驱体在溶剂中分散，得到分散液；S3、将所述分散液进行研磨、喷雾干燥、烧结，得到磷酸铁锂复合正极材料。本发明以FeTPP为造粒网络团，通过造粒网络团的构建，得到了大小均匀分布的类球形结构，并且碳包覆均匀；此外，FeTPP产生的氮缺陷，有利于磷酸铁锂材料制成正极片后与电解液的接触，同时缩短离子扩散距离，以促进锂离子的嵌入与脱出，可以大幅度提高所得磷酸铁锂材料的性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO₄)安全性高、循环性能稳定、价格低廉、放电平台平稳、环境友好，被普遍认为是最有前途的锂离子电池正极材料，尤其是动力锂离子电池正极材料。与其它锂离子电池正极材料相比，LiFePO₄更加安全、更加环保、成本更加低廉。但是，LiFePO₄仍然存在着致命的弱点：一是电导率低，大电流放电性能差；二是振实密度低，电池容量和能量密度低。

要解决电导率低的问题，最好的办法就是对LiFePO₄材料进行改性处理。碳具有优良的导电性能，在LiFePO₄的合成过程中，掺杂或包覆导电碳是一种提高LiFePO₄导电性能的简单而有效的办法。加入少量的碳，一方面通过碳与LiFePO₄的直接接触增强颗粒间的电子传导能力，提高磷酸铁锂的导电性；另一方面可以在一定程度上抑制LiFePO₄颗粒的生长，降低颗粒粒径，缩短充放电过程中Li⁺的扩散路径，间接提高LiFePO₄的倍率特性。但在实际应用过程中，加入少量的碳很难同时满足高压实、高容量的需求，并且在碳包覆过程中，难以保证碳包覆的均匀性及喷雾造球的效果，而这些将直接影响到所得LiFePO₄材料的性能。优化生产加工工艺，改善LiFePO₄制成体系，以提高材料的压实容量性能，显得尤为重要。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法。

本发明提出的一种磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取锂源、磷酸铁和四苯基卟啉铁混合后进行球磨，得到前驱体,其中锂源中锂的摩尔数、磷酸铁的摩尔数、四苯基卟啉铁的摩尔数之比为1∶(0.97-1.03)∶(0.03-0.07)；

S2、将所述前驱体在溶剂中分散，得到分散液；

S3、将所述分散液进行研磨、喷雾干燥、在保护气氛下烧结，得到磷酸铁锂复合正极材料。

优选地，所述步骤S1中，球磨的具体方法为干法球磨，球磨时间为1-5h，球磨过程中物料温度为30-50℃。

优选地，所述分散液的固含量为30-55％；优选地，所述步骤S2中，将前驱体以40-60kg/min的速率加入溶剂中分散，得到分散液，所述分散的公转频率为40-50HZ，自转频率为5-12HZ，分散时间为1-5h；优选地，所述溶剂为去离子水。

优选地，所述步骤S3中，分散液研磨后的粒度D50为250-350nm。

优选地，所述步骤S3中，喷雾干燥的条件为离心频率15-25HZ，进风温度250-300℃。

优选地，所述步骤S3中，烧结的具体步骤为：在保护气氛下，先在380-480℃预烧3-5h，再在750-790℃烧结8-15h；优选地，所述保护气氛为高纯氮气气氛。

优选地，所述步骤S3中，烧结后还包括粉碎至粒度D50为0.75-2.0μm。