[发明专利]薄片状磷酸铁锂正极材料及其水热法制备方法

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂正极材料的水热法制备方法，包括如下步骤：(1)将锂源和1#磷源按Li:P摩尔比为(1.2～1.8)：1混合，在PH值为3.5～5.0的条件下进行反应形成LiH2PO4和Li2HPO4混合浆料；(2)将铁源和2#磷源反应形成铁‑磷浆料；(3)将步骤(2)的铁‑磷浆料加入至步骤(1)的磷酸二氢锂和磷酸一氢锂混合浆料中形成锂‑铁‑磷浆料，以水作为溶剂，调节锂‑铁‑磷浆料pH值至5.8～7.5，加入分散剂并在设定的保温温度下保温一定时间，使锂‑铁‑磷浆料进一步反应合成磷酸铁锂前驱体；(4)将步骤(3)中的磷酸铁锂前驱体过滤洗涤后和碳源混合均匀，经粒度细化、喷雾处理后得到磷酸铁锂喷雾料，磷酸铁锂喷雾料在保护性气氛下煅烧得到电导率和电子迁移率均得到提升的磷酸铁锂正极材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，特别涉及一种薄片状磷酸铁锂正极材料及其水热法制备方法。

背景技术

随着“双碳”理念的提出，新能源汽车迎来前所未有的市场需求热浪，磷酸铁锂由于其理论容量高，价格低廉，无毒性，对环境友好等优点，逐渐成为一种新型锂离子电池正极材料。

目前商业化磷酸铁锂主要生产方法为高温固相法、碳热还原法和溶剂热法等。

高温固相法和碳热还原法是将铁源、磷源、锂源和碳源按一定比例和水充分研磨后，经喷雾干燥，保护气氛烧结得到磷酸铁锂粉末，该法缺点是产品微观形貌为球形，一次颗粒较大，粒径不均匀，无法为锂离子提供短宽型通道，因此球形的结构不利于改善磷酸铁锂导电率低和电子迁移率低的缺陷。

溶剂热法主要是将锂源、磷源和铁源按比例混合后转入密闭容器内，并加入有机溶剂如乙二醇、乙醇等物质，通过高温高压方式合成磷酸铁锂，但溶剂热法合成过程可变因素较多，设备要求高，因此很难工业化应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种工艺简单且利于改善磷酸铁锂正极材料的电导率和电子迁移率的薄片状磷酸铁锂正极材料的水热法制备方法。

提供一种薄片状磷酸铁锂正极材料的水热法制备方法，包括如下步骤：

(1)将锂源和1#磷源按锂元素和磷元素摩尔比为(1.2～1.8)：1混合，在PH值为3.5～5.0的条件下进行反应形成磷酸二氢锂和磷酸一氢锂混合浆料；

(2)将铁源和2#磷源反应形成铁-磷浆料；

(3)将步骤(2)的铁-磷浆料加入至步骤(1)的磷酸二氢锂和磷酸一氢锂混合浆料中形成锂-铁-磷浆料，以水作为溶剂，调节锂-铁-磷浆料pH值至5.8～7.5，加入分散剂并在设定的保温温度下保温一定时间，使锂-铁-磷浆料进一步反应合成磷酸铁锂前驱体；

(4)将步骤(3)中的磷酸铁锂前驱体过滤洗涤后和碳源混合均匀，经粒度细化、喷雾处理后得到磷酸铁锂喷雾料，磷酸铁锂喷雾料在保护性气氛下煅烧得到磷酸铁锂正极材料。

优选地，步骤(1)中的所述锂源为硫酸锂、氯化锂、硝酸锂、草酸锂和碳酸锂中的一种或一种以上；所述1#磷源为磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、磷酸铵、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钠中的一种或一种以上。

优选地，步骤(2)中的所述铁源为硫酸亚铁、硝酸亚铁、硝酸铁、氯化铁、铁红、氢氧化铁、草酸亚铁中的一种或一种以上；所述2#磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、磷酸铵、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钠中的一种或一种以上。

优选地，步骤(2)中所述铁源和所述2#磷源中Fe：P摩尔比为(2.2～6)：1。

优选地，所述步骤(1)和(2)总共加入的Li：P：Fe的摩尔比为1：(1～1.2)：(1～1.1)。

优选地，步骤(3)中所述保温温度为60～210℃，保温时间为2～10h。