[发明专利]一种表面碳包覆的锂电池用磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属新能源材料制备技术领域，特别涉及一种锂电池用磷酸铁锂正极材料的制备方法。

背景技术

在当今世界高碳能源普遍应用的巨大压力下，清洁能源的开发与利用成为全球能源战略的必由之路，能量转换与储存技术也成为推动人类可持续发展的重大问题。高功率、高容量型电池及其电源管理系统所组成的动力储能系统，作为未来新能源汽车动力供给、太阳能或风能发电系统的储能、智能电网调峰储能的关键系统，对解决全球工业化、城市化发展进程中的能源安全与环境保护问题至关重要。

在已有的动力电池系统方案中，锂离子电池由于具有能量密度高、工作电压高、自放电小、无记忆效应、寿命长等优点，非常符合动力储能系统环保、高能的要求，在多种动力储能系统技术路线中脱颖而出。目前，主要可商业化的锂离子电池正极材料钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂(LiNiO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)以及三元系含锂氧化物(如LiNi_1-x-yMn_xCo_yO₂)等由于在充电状态下都是强氧化剂，与目前使用的有机电解液直接接触时容易分解产生气体，放出热量，从而导致燃烧或爆炸，应用于大容量动力储能系统时存在安全隐患。磷酸铁锂正极材料，尤其是具有橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO₄)正极材料以其原料来源广泛、价格便宜、无毒、对环境友好、无吸湿性、理论比容量高(约170mAh/g)、工作电压(3.4V对Li⁺/Li)相对适中等典型特点受到研究人员的广泛关注，特别是其优异的安全性能、循环性能及高比容量等突出优势，成为锂动力储能系统的首选正极材料。

磷酸铁锂正极材料商用化过程中的关键瓶颈问题是其“导电性”差，在大电流充放电时，比容量迅速下降，在保持高比容量的同时无法实现高速充放电，功率特性亦不能满足汽车动力需要，严重影响其市场应用。

实现磷酸铁锂锂电池高速充放电的核心是提高磷酸铁锂正极材料电子电导率和锂离子扩散速率。业已提出的主要技术解决途径有：在材料中添加导电剂来提高晶粒间电子电导率；采用纳米化技术使其颗粒微粒化，增加颗粒间接触面积并减少锂离子扩散路径；在材料晶格中的阳离子位置替代金属离子提高晶粒内电子电导率和锂离子扩散速率。