[发明专利]一种锂离子二次电池正极活性物质的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种锂离子二次电池正极活性物质的制备方法。

背景技术

锂离子二次电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点。迄今研究最多的正极材料是LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及以上三种材料的衍生物，如LiNi_0.8Co_0.2O₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等。对中大容量、中高功率的锂离子二次电池来说，正极材料的成本、高温性能、安全性十分重要。LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及其衍生物正极材料尚不能满足要求。因此，研究开发能用于中大容量、中高功率的锂离子二次电池的新型正极材料成为当前的热点。正交橄榄石结构的LiFePO₄正极材料已逐渐成为国内外新的研究热点。初步研究表明，该新型正极材料集中了LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及其衍生物正极材料的各自优点：不含贵重元素，原料廉价，资源极大丰富；工作电压适中(3.4V)；平台特性好，电压极平稳(可与稳压电源媲美)；理论容量大(170mAh/g)；结构稳定，安全性能极佳(O与P以强共价键牢固结合，使材料很难析氧分解)；高温性能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料；循环性能好；充电时体积缩小，与碳负极材料配合时的体积效应好；与大多数电解液系统相容性好，储存性能好；无毒，为真正的绿色材料。LiFePO₄正极材料在成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势，可望成为中大容量、中高功率锂离子二次电池首选的正极材料。

现有的磷酸亚铁锂材料的制备方法有固相法、溶胶-凝胶法、水热合成法、共沉淀法、喷雾干燥法等，这些方法均比较复杂，制备时间长，造成成本比较高。

CN 1442917A中公开了一种LiFePO₄的制备方法，该方法包括将多元醇或糖溶解到蒸馏水中，然后加入锂源、铁源、磷源，多元醇或糖、锂源、磷源和铁源的摩尔组成为aR∶bLi∶cFePO₄，R为多元醇或糖，a是0.05-0.8，b是0.20-0.99，c是1，剧烈搅拌均匀，然后在惰性气氛下烘干，再在Ar或N₂气氛下升温焙烧，即可得到碳膜与LiFePO₄复合纳米导电材料；具体条件是：(1)整个过程在Ar或N₂气氛下操作，(2)焙烧温度是600-1000℃，(3)反应时间0.5-24小时；其中，所述磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸铵中的一种或几种。

虽然采用上述方法制备正极活性物质的过程相对比较简单，制备时间较短，但是采用上述方法制备的正极活性物质磷酸亚铁锂(LiFePO₄)的晶体粒度较大且粒度分布不均匀，该磷酸亚铁锂用作锂离子二次电池的正极活性物质时，制得的电池的质量比容量和初始充放电效率较低、并且倍率放电性能较差。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有方法制备的正极活性物质的晶体粒度较大且粒度分布不均匀以及由该磷酸亚铁锂制得的电池的质量比容量和初始充放电效率较低、并且倍率放电性能差的缺陷，提供一种正极活性物质的制备方法，由该方法制得的正极活性物质的晶体粒度较小且粒度分布均匀、并且由该磷酸亚铁锂制得的电池的质量比容量和初始充放电效率较高、并且倍率放电性能较好。

本发明提供了一种锂离子二次电池正极活性物质的制备方法，该方法包括将一种混合物干燥后烧结，该混合物含有锂源、金属源、磷源、碳源和溶剂，其中，所述溶剂为有机溶剂，并且所述磷源为磷酸。