[发明专利]一种锂电池用球形核壳结构磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料，具体来说涉及一种锂电池用球形核壳结构磷酸铁锂正极材料的制备方法，属于动力电池技术领域。一种锂电池用球形核壳结构磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）无皂乳液聚合法制备磷酸铁锂苯乙烯微球；（2）核壳结构磷酸铁锂微球的制备；（3）在惰性气氛下，将得到的核壳结构磷酸铁锂微球粉末进行烧结。利用本发明制备的球形核壳结构磷酸铁锂正极材料导电性好、振实密度高、粒径均匀、充电速率快、续航能力强、循环性能好；本发明工艺简单，成本低，效率高，安全环保，适合规模化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料，具体来说涉及一种锂电池用球形核壳结构磷酸铁锂正极材料的制备方法，属于动力电池技术领域。

背景技术

21世纪人类面临着能源危机和环境污染两个严峻问题，因此清洁可再生新能源的开发与研究具有深远意义。其中，各类汽车占石油消耗量的40％左右，全球大气污染42％来自于交通车辆的排放。2010年6月1日，国家发改委等四部委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》，确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥5座城市启动私人购买新能源汽车补贴试点。2013年 7月12日，国务院常务会议，提出政府公务用车、公交车率先推广使用新能源汽车，再度强调了中央政府对新能源汽车的支持。世界各国对发展电动汽车非常重视，我国863计划中也将发展电动车列为重要发展方向。作为车载动力的动力电池的研究，成为动力汽车发展的主要瓶颈。目前动力电池主要的候选者有镍氢电池，锂离子电池和燃料电池。基于性价比的考虑，锂离子电池具有较大的优势。锂离子电池作为储能材料相比传统电池具有电压高、比容量大、循环寿命长和安全性能好的优点，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、航空航天和军事工程等领域，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

锂离子电池作为一种绿色环保的高性能二次电池，具有能量密度高、平均输出电压高、输出功率大、自放电小、充放电效率高、无记忆效应等优点，在各种便携式电子产品、通讯工具、电动汽车以及混合动力汽车中得到越来越多的应用。锂离子电池自商品化以来，正极材料的研究始终是该领域研究的热点。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中，磷酸铁锂具有环境友好性和廉价性，以及磷酸根的共价键可为其提供良好的化学稳定性和安全性，使它成为应用前景很好的锂离子电池正极材料。磷酸铁锂具有170mAh/g的理论容量，在它的结构中，Fe3+/Fe2+相对金属锂的电压为3.4V，此电压不会太高以至于分解电解质，也不会太低以至于减小功率密度。但是，磷酸铁锂也有缺点，它的低电子导电性和缓慢的一维锂离子扩散阻碍了其高倍率充放电。目前，为了提高导电性，人们做了大量的工作，例如，在磷酸铁锂颗粒表面包覆一层像碳这样的导电材料，或控制磷酸铁锂晶粒尺寸在纳米级但往往纳米材料的振实密度较低。目前在众多制备磷酸铁锂的技术方法中，制备球形的磷酸铁锂材料是重要的方向。国外有文献报导，通过新颖的合成方法获得具有纳米多孔结构的微米级球形颗粒的磷酸铁锂材料，国内外如微米级球形颗粒的磷酸铁锂材料(如中国专利CN1021447110A)。但这些方法在振实密度、材料的导电性以及一致性方面有一定的缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂电池用球形核壳结构磷酸铁锂正极材料的制备方法，制备的球形核壳结构磷酸铁锂正极材料导电性好、振实密度高、粒径均匀、充电速率快、续航能力强。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂电池用球形核壳结构磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)无皂乳液聚合法制备磷酸铁锂苯乙烯微球：依次向配有冷凝管和氮气导管的四口圆底烧瓶中加入3-5份苯乙烯单体、8-15份锂盐、5-10份亚铁盐、 1-3份磷酸盐、0.5-1份乳化剂和100份去离子水，在磁力搅拌的条件下，通入氮气10-15min；将反应体系缓慢升温至70-90℃，缓慢加入0.05-0.1份过硫酸钾引发聚合；磁力搅拌和氮气保护条件下持续反应10-15h，用乙醇沉淀、过滤、洗涤、干燥后制得磷酸铁锂苯乙烯微球；