[发明专利]一种高温稳定的氟磷酸铁锂型锂离子电池材料及其制备方法

摘要

本发明属于电化学储能新材料制备技术领域。一种高温稳定的氟磷酸铁锂型锂离子电池材料及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）、LiFePO₄F正极片的制备：按磷酸铁计量比称取铁源和磷源原料，研磨混合，煅烧，得到粉末；再煅烧，得到FePO₄纯相粉末；按LiFePO₄F计量，混合，压片，煅烧，研磨，得到LiFePO₄F纯相粉末；将LiFePO₄F纯相粉末与纳米导电碳球磨，得到碳包覆的LiFePO₄F/C粉末；将LiFePO₄F/C粉末与聚偏氟乙烯粘接剂按质量混合，溶于N‑甲基吡络烷酮中，搅拌后涂覆在铝箔上，干燥，得到LiFePO₄F正极片；2）、负极片的制备；3）、氟磷酸铁锂型锂离子电池的组装。本发明制备的电池材料可有效阻止高温下电解液对正极的侵蚀，20~70℃稳定性好。

主权项

一种高温稳定的氟磷酸铁锂型锂离子电池材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)、LiFePO₄F正极片的制备1.1)、按FePO₄计量比称取下述二种之一：①铁磷源，②铁源和磷源原料，研磨混合，在300～500℃空气中煅烧3～8小时，冷却至室温，得到粉末；1.2)、将步骤1.1)得到的粉末研磨混合0.5～2小时，再在700～900℃空气中煅烧4～10小时，冷却至室温，得到FePO₄纯相粉末；1.3)、按LiFePO₄F计量比称取步骤1.2)得到的FePO₄纯相粉末与下述二种之一：①过量0～5mol％的锂氟源，②过量0～5mol％的锂源和过量0～5mol％的氟源，混合；以乙醇为介质进行机械湿磨0.5～3小时，得到浆料，将浆料在50～90℃真空干燥4～12小时，得到FePO₄/LiF混合粉末；1.4)、将步骤1.3)得到的FePO₄/LiF混合粉末压制成圆片，在575～675℃惰性气体中煅烧1.5～6小时，冷却至室温，研磨，得到LiFePO₄F纯相粉末；1.5)、将步骤1.4)得到的LiFePO₄F纯相粉末与纳米导电碳(TSP)按质量比3.5:1～8:1球磨4～8小时，得到碳包覆的LiFePO₄F/C粉末；1.6)将步骤1.5)得到的LiFePO₄F/C粉末与聚偏氟乙烯粘接剂按质量比9:1～9.5:0.5混合，溶于N‑甲基吡络烷酮中，LiFePO₄F/C粉末与N‑甲基吡络烷酮的质量比为1:7～1:9，搅拌至粘度为4000～6000mPa·s时涂覆在铝箔上，然后在80～120℃真空干燥8～16小时，得到LiFePO₄F正极片；2)、负极片的制备，采用下述二种方法之一：2.1)、若使用锂片作为负极片，则直接使用市售的锂片即可；2.2)、若使用钛酸锂作为负极时，则负极片的制备过程如下：2.2.1)、按Li₄Ti₅O₁₂计量称取钛源和锂源，在水或醇溶液介质中湿磨0.5～3小时，真空干燥、造粒，在750～950℃的空气中煅烧6～10小时，冷却至室温，得到Li₄Ti₅O₁₂粉末；2.2.2)、将步骤2.2.1)得到的Li₄Ti₅O₁₂粉末与纳米导电碳按质量比8:1～9:1球磨4～8小时，得到碳包覆的Li₄Ti₅O₁₂/C负极粉末；2.2.3)、将步骤2.2.2)得到的Li₄Ti₅O₁₂/C负极粉末与聚偏氟乙烯粘接剂按质量比9:1～9.5:0.5混合，溶于N‑甲基吡络烷酮中，Li₄Ti₅O₁₂/C负极粉末与N‑甲基吡络烷酮的质量比为1:7～1:9，搅拌至粘度为4000～6000mPa·s时涂覆在铝箔上，然后在80～120℃真空干燥8～16小时，得到Li₄Ti₅O₁₂负极片；3)、氟磷酸铁锂型锂离子电池的组装3.1)、将LiFePO₄F正极片、负极片、隔膜、电解液以及电池壳配件在氧含量和水含量均低于1ppm的手套箱中进行组装；3.2)、锂离子电池组装完毕后静置8～16小时，得到氟磷酸铁锂型锂离子电池材料。