[发明专利]以混合铁源和混合磷源为原料制备磷酸铁锂材料的方法以及由该方法制备的磷酸铁锂材料

说明书

本发明涉及锂离子电池材料制备技术领域，公开了一种以混合铁源和混合磷源为原料制备磷酸铁锂材料的方法以及由该方法制备的磷酸铁锂材料。该方法包括以下步骤：(1)将铁源、磷源和锂源加入分散剂中，并向分散剂中加入碳源和添加剂，球磨后得到浆料，其中，铁源为磷酸铁和氧化铁的混合物，磷源由磷酸铁、磷酸锂以及可选地磷酸二氢铵和/或磷酸氢二铵提供，锂源为磷酸锂；(2)将步骤(1)中得到的浆料进行喷雾干燥，得到磷酸铁锂前驱体；(3)将步骤(2)中得到的磷酸铁锂前驱体在惰性气氛下烧结，破碎后得到磷酸铁锂材料。该方法得到的磷酸铁锂材料具有较高的压实密度，放电比容量得到明显提升，而且具有巨大的制造成本优势。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料制备技术领域，具体涉及一种以混合铁源和混合磷源为原料制备磷酸铁锂材料的方法以及由该方法制备的磷酸铁锂材料。

背景技术

随着新能源汽车补贴政策的退坡、电池厂家电池装配工艺的提升以及磷酸铁锂无可比拟的安全优势，磷酸铁锂在2020年重新掀起装配热潮，其装机量不断提升。据中汽协统计，今年8-10月，国内磷酸铁锂动力电池装机量分别同比增长100.2％、146.1％、127.5％。同时，5G基站储能、电动船舶、电动工具、共享换电等细分市场对磷酸铁锂的需求也在快速释放。为了抢夺市场份额，磷酸铁锂的报价不断逼近成本价，甚至出现材料厂家赔本赚吆喝的现象，也因此，具备低成本、高性能的磷酸铁锂在市场上具有巨大的竞争优势。

我们前期发现，基于混合铁源与混合锂源工艺可以以较低的制造成本制备出具有良好性能的磷酸铁锂材料，表现出该种方法良好的优越性。在此基础上，我们进一步发现，以混合铁源工艺为基础，搭配混合磷源工艺，制备出的磷酸铁锂具有良好的压实密度以及能量密度，使得该种工艺制备的磷酸铁锂具有良好的市场前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种以混合铁源和混合磷源为原料制备磷酸铁锂材料的方法以及由该方法制备的磷酸铁锂材料，该方法以价格低廉的原料为混合铁源和混合锂源，采用简单的制备的工艺制备磷酸铁锂材料。得到的磷酸铁锂材料具有较高的压实密度，放电比容量得到明显提升，而且具有巨大的制造成本优势，使得该款材料在市场上具有明显的竞争优势。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种以混合铁源和混合磷源为原料制备磷酸铁锂材料的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将铁源、磷源和锂源加入分散剂中，并向分散剂中加入碳源和添加剂，球磨后得到浆料，其中，铁源为磷酸铁和氧化铁的混合物，磷源由磷酸铁、磷酸锂以及可选地磷酸二氢铵和/或磷酸氢二铵提供，锂源为磷酸锂；

(2)将步骤(1)中得到的浆料进行喷雾干燥，得到磷酸铁锂前驱体；

(3)将步骤(2)中得到的磷酸铁锂前驱体在惰性气氛下烧结，破碎后得到磷酸铁锂材料。

优选地，在步骤(1)中，按照磷酸铁与氧化铁中铁的摩尔比为1:0.5-20的比例加入磷酸铁与氧化铁；按照铁源中总铁与锂源中总锂的摩尔比为1:1-1.1的比例加入磷酸锂；按照铁源中总铁与磷源中总磷的摩尔比为0.95-0.99:1的比例选择性地加入磷酸二氢铵和/或磷酸氢二铵。

更优选地，在步骤(1)中，按照磷酸铁与氧化铁中铁的摩尔比为1:0.5-10的比例加入磷酸铁与氧化铁。

进一步优选地，在步骤(1)中，按照磷酸铁与氧化铁中铁的摩尔比为1:0.5-5的比例加入磷酸铁与氧化铁。

更优选地，在步骤(1)中，按照铁源中总铁与锂源中总锂的摩尔比为1:1-1.08的比例加入磷酸锂。

进一步优选地，在步骤(1)中，按照铁源中总铁与锂源中总锂的摩尔比为1:1-1.05的比例加入磷酸锂。

更优选地，在步骤(1)中，按照铁源中总铁与磷源中总磷的摩尔比为0.955-0.985:1的比例选择性地加入磷酸二氢铵或磷酸氢二铵。