[发明专利]锂离子二次电池正极活性物质磷酸亚铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池正极活性物质的制备方法，更具体地说，是关于一种锂离子二次电池正极活性物质磷酸亚铁锂的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为高比能量化学电源已经广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、摄像机、照相机、便携式仪器仪表等领域，也是各国大力研究的电动汽车、空间电源的首选配套电源，成为可替代能源的首选。LiFePO₄是锂离子电池正极活性物质的研究热点。LiFePO₄作为锂离子电池用正极活性物质具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定，且具有无毒、无污染、安全性能好、可在高温环境下使用、原材料来源广泛等优点，是目前电池界竞相开发研究的热点。但是磷酸铁锂材料的导电性能差，室温下只能小倍率充放电，且该材料的密度低(3.6克/毫升)，低于钴酸锂(5.1克/毫升)、LiNiO₂(4.8克/毫升)和锰酸锂(4.3克/毫升)，因此该材料的松装密度和振实密度低，体积比容量也低，这使得大大限制了其在实际锂离子电池中的应用。

目前，制备磷酸亚铁锂的方法中，固相法工艺简单，使用设备容易实现，在产业化中最早实现。现有的固相合成方法中主要包括两种，一种是——二价铁源作为反应原料的制备方法；另一种是——三价铁源作为反应原料的制备方法。

CN1785799A公开了一种固相合成磷酸亚铁锂的制备方法，该方法采用的铁源为亚铁盐，如草酸亚铁、醋酸亚铁、氯化亚铁等，该方法包括将锂盐、亚铁盐和磷酸盐以及过渡元素掺杂物按原子比为Li∶Fe∶P∶TR＝(1-x)∶1∶1∶x的摩尔比一次称重加料，加入混磨介质，球磨时间6-12小时，在40-70℃下烘干，烘干后粉体在惰性气氛或还原气氛下加热400-550℃，保温5-10小时进行预煅烧；二次球磨6-12小时，在40-70℃下烘干，然后在惰性气氛或者还原气氛下，550-850℃下二次煅烧，得到过渡元素掺杂的磷酸铁锂粉体。采用二价铁化合物作为铁源，并利用二次煅烧的方法得到的磷酸亚铁锂制作得到的电池的大电流放电性能相对较好，但是，体积比容量低。

CN1255888C公开了一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法，其特征在于，将金属铁粉、磷酸铁、磷酸锂、掺杂元素磷酸盐和导电剂或导电剂前驱体混合均匀，其中金属铁粉∶磷酸铁和掺杂元素磷酸盐∶磷酸锂的摩尔比为1∶2∶0.95-1.05；导电剂或导电剂前驱体用量为磷酸铁锂质量的1-20％；掺杂元素磷酸盐和磷酸铁的摩尔比为0-1∶1，掺杂元素磷酸盐的金属元素选自锰、钴、镍、锆、钒、铜中的一种；将上述混合物放入填充氩气或氮气气氛的球磨容器中，球磨18-36小时，球磨产物置于高温炉中，在氩气或氮气气氛中，以10-30℃/分钟加热速度升温，于450-750℃恒温焙烧10-60分钟，然后以10-30℃/分钟降温速度冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末或掺杂磷酸铁锂粉末。采用该三价铁化合物作为铁源通过一次煅烧制备得到的磷酸亚铁锂材料的晶型发育不完全，使得材料的结构稳定性降低，从而使得由该活性物质制备得到的电池的循环性能较差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术制备的磷酸亚铁锂的颗粒大小不规整，晶型不完整，振实密度低以及材料的结构稳定性差而导致制备得到的电池不能兼顾高容量、良好大电流放电性能和循环性能的缺陷，提供一种使电池同时具有高容量、良好大电流放电性能和循环性能的磷酸亚铁锂的制备方法。