[发明专利]锂电池的正极材料的制备方法

说明书

本发明公开一种锂电池的正极材料的制备方法，其包括：提供一反应物，所述反应物包含一磷酸锂前体、磷酸亚铁八水合物以及一有机碳材料；然后，将所述磷酸锂前体、所述磷酸亚铁八水合物以及所述有机碳材料相互混合，以生成由所述有机碳材料所包覆的一磷酸锂铁材料。所述磷酸锂前体以及所述磷酸亚铁八水合物中的锂原子、铁原子以及磷原子的摩尔比为1.05～1.15：0.95～1.05：1～1.05。由本发明所公开的制造方法所获得的正极材料可以使得锂电池具备良好的电性特性。

技术领域

本发明涉及一种锂电池的正极材料的制备方法，特别是涉及一种使用铁废料作为原料的锂电池的正极材料的制备方法。

背景技术

可充电式锂电池(又称二次电池)具有诸多优点包括：高工作电压(3.4-3.8Volt)、大能量密度(>185Wh/Kg)、重量轻、寿命长、环保等等，目前已被大量使用在3C电子产品上，例如移动电话(Mobile Phone)、笔记本电脑(NB/PC)、平板计算机(Tablet PC)、摄影机(Camcorder)以及数位相机(Digital Camera)等等。根据IIT2009年的统计预估，全球锂电池芯的销售量约达30.5亿颗，其中约有44％是使用在移动电话和手持装置上，约有31.4％是使用在笔记本电脑上，且约有5.5％是使用在其他消费性电子产品上，这三类产品使用的锂电池芯就占了市售量的80％左右。另外，因应温室效应所造成全球气候异常的问题以及为了降低对石油的依赖，近年来全世界各主要国家无不积极地发展兼具低污染、低油耗的油电混合车，此因素也促使锂电池的需求量大增。

磷酸锂铁(LiFePO₄)由于具备结构稳定、无毒、成本较低及安全性较高的潜在优势，且理论克电容量可达170mAh/g，因此被业界看作新一代锂电池理想的正极材料之一。具体来说，磷酸锂铁电池相较于传统锂钴电池，其具有可快速充电、大电流放电、寿命长(约为传统锂钴电池的3-4倍)、耐过充电与短路等优点，且磷酸锂铁/碳材料(LiFePO₄/C，或简称LFP/C)的价格未来在量产时可以只有锂钴氧化物的三分之一。

在现有技术中，是使用氧化铁(Fe₂O₃)、草酸亚铁(FeC₂O₄)或是磷酸铁(FePO₄)作为制造磷酸锂铁(LiFePO₄)的原料。然而，使用上述原料仍具有在本领域中所希望避免的缺点。举例而言，氧化铁的成本虽低，包含由其所制成的磷酸锂铁的锂电池的电性仍有待增强；草酸亚铁原料的成本较高且制造方法步骤较为复杂；而使用磷酸铁作为原料时，虽有较佳的电容性质，但是磷酸铁原物料的合成过程较为复杂且合成成本高，另外，在还原气氛下进行锻烧也可能会有过度还原的问题而造成纯度不佳，进而影响其产品的良率。因此，锂电池的正极材料的制造方法以及其原料选用仍然具有改善空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种经过改良的锂电池的正极材料的制备方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种锂电池的正极材料的制备方法，其包括：提供一反应物，所述反应物包含一磷酸锂前体、磷酸亚铁八水合物以及一有机碳材料；以及将所述磷酸锂前体、所述磷酸亚铁八水合物以及所述有机碳材料相互混合，以生成由所述有机碳材料所包覆的一磷酸锂铁材料；其中，所述磷酸锂前体以及所述磷酸亚铁八水合物中的锂原子、铁原子以及磷原子的摩尔比为1.05～1.15：0.95～1.05：1～1.05。

优选地，提供所述反应物的步骤还包括将碳酸锂与一含磷酸根原料反应以形成所述磷酸锂前体。

优选地，所述含磷酸根原料为磷酸。

优选地，所述碳酸锂与所述含磷酸根原料反应的步骤还进一步包含：将碳酸锂与所述含磷酸根原料混合，以产生包含所述碳酸锂前体的一沉淀物；以及在介于60至80℃之间的温度下加热所述沉淀物2至4小时，以移除所述沉淀物中的水并获得所述碳酸锂前体。