[发明专利]一种碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1，将锂源、铁源和磷源混合料加入球磨设备中，进行一次湿法球磨后得到浆料，所得浆料干燥并煅烧后得到磷酸铁锂半成品；S2，将上述前驱体置于碳源和有机溶剂的混合溶液中，快速搅拌；S3，将步骤S2形成的分散液进行球磨处理，使原料混合均匀；S4，将步骤S3获得的物料在氮气和氩气的混合气氛中进行高温煅烧；S5，将步骤S4煅烧后的物质在氮气和氩气的混合气氛中冷却获得碳包覆的磷酸铁锂正极材料。本发明所制备的碳包覆的磷酸铁锂正极材料，其具有优良的振实密度性能，提高了电池的倍率性能。且成本方面低廉，性价比高。

技术领域

本发明涉及新能源材料领域，具体涉及一种碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法。

背景技术

目前广泛使用的锂离子电池正极材料主要有磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、磷酸锰铁锂、等富锂材料。随着电动汽车和电子产品的不断升级换代以及应用领域的迅速拓展，对锂离子电池的安全性和能量密度也提出了更高的要求。因此，开发具有高能量密度，并同时具有良好的循环性能、倍率放电性能及安全性能的锂离子电池正极材料对于我国装备制造和动能转换均具有重要意义。

相对于其他的锂离子正极材料，磷酸铁锂作为正极材料所形成的电池具有显著的寿命长，成本低，安全性高的突出优势，在锂离子电池市场具有较大市场占有率。具有橄榄石结构的LiFePO₄具有较高的容量(理论比容量170mAh/g)、无毒、价廉、在充放电状态下有良好的热稳定性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能等优势，尤其适宜用作锂离子大功率动力电源。因此，从环境与发展的角度看，开发LiFePO₄正极材料，将使锂离子电池突破目前的存储容量和电能极限，进而促进锂离子电池的大型化(电动车辆、电动工具及分散式电网调峰)、小型化(3G时代多功能化手机、笔记本等便携式电子产品)和微型化(半导体器件、微型装置、薄膜电池)发展，最终成为电池行业的分水岭。为此，LiFePO₄正极材料的研究成为目前的研究热点。

但是，现阶段存在的问题是目前市售的磷酸铁锂大都低于1.2g cm-3，低于其它正极材料，导致其体积能量密度较低，所以振实密度低是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，其具有优良的振实密度性能，提高了电池的倍率性能。且成本方面低廉，性价比高。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，将锂源、铁源和磷源按锂：铁：磷：摩尔比为1：1：1混合得到混合料，再将混合料加入球磨设备中，进行一次湿法球磨后得到浆料，所得浆料干燥并煅烧后得到磷酸铁锂半成品；

S2，将步骤S1获得的磷酸铁锂前驱体置于碳源和有机溶剂的混合溶液中，快速搅拌；

S3，将步骤S2形成的分散液进行球磨处理，使原料混合均匀；

S4，将步骤S3获得的物料在氮气和氩气的混合气氛中进行高温煅烧；

S5，将步骤S4煅烧后的物质在氮气和氩气的混合气氛中冷却获得碳包覆的磷酸铁锂正极材料。

进一步地，所述步骤S1中锂源为碳酸锂、磷酸二氢锂、草酸锂、一水氢氧化锂中的一种或多种；

进一步地，所述步骤S1中磷源为磷酸二氢铵、磷酸、磷酸二氢锂中的一种或多种；

进一步地，所述步骤S1中铁源为铁粉、四氧化三铁中的一种。

进一步地，所述步骤S1中温度为300-400℃，2-3h。

进一步地，所述步骤S2中碳源为葡萄糖和蔗糖中的一种或者两种的组合，有机溶剂为乙醇或丙酮。