[发明专利]一种碳掺杂磷酸铁锂的制备方法

说明书

本发明公开一种碳掺杂磷酸铁锂的制备方法。将磷酸二烷基酯与氢氧化锂溶液搅拌混合，然后静置，得到第一有机相和第一水相，然后将第一有机相和第一水相分离，将其中的第一有机相在密闭反应釜内，通入氮气，然后混合加入二茂铁和钛酸丁酯，混合搅拌均匀，得到混合有机物；将混合有机物在以喷雾的方式加入到沸腾炉内，同时加入空气，然后通入二氧化硫气体，继续反应2‑3小时，然后再通入氮气30‑60min,然后冷却并收集其中的物料，即得到碳掺杂磷酸铁锂。本发明工艺简单，成本低，得到的碳掺杂的磷酸铁锂均匀的掺杂在磷酸铁锂中，导电性更好，压实密度和振实密度高，流程短，污水产生量小，成本低。

技术领域

本发明涉及一种碳掺杂磷酸铁锂的制备方法，属于锂电池新能源材料领域。

背景技术

磷酸铁锂(分子式：LiFePO₄；英文：Lithium iron phosphate；又称磷酸锂铁、锂铁磷；简称LFP)，是一种锂离子电池的正极材料。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO₄(A为碱金属，M为CoFe两者之组合：LiFeCoPO₄)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后，1997年美国德克萨斯州立大学John.B.Goodenough等研究群也接着报导了LiFePO₄的可逆性地迁入脱出锂的特性，美国与日本不约而同地发表橄榄石结构(LiMPO₄)，使得该材料受到了极大的重视，并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的LiMn₂O₄和层状结构的LiCoO₂相比，LiMPO₄的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。

其具有如下性能：高能量密度：其理论比容量为170mAh/g，产品实际比容量可超过140mAh/g(0.2C,25℃)；安全性，是最安全的锂离子电池正极材料；不含任何对人体有害的重金属元素；寿命长，在100％DOD条件下，可以充放电2000次以上；(原因：磷酸铁锂晶格稳定性好，锂离子的嵌入和脱出对晶格的影响不大，故而具有良好的可逆性。存在的不足是电极离子传导率差，不适宜大电流的充放电，在应用方面受阻。解决方法：在电极表面包覆导电材料、掺杂进行电极改性。)

磷酸铁锂电池的使用寿命与其使用温度息息相关，使用温度过低或者过高在其充放电过程及使用过程均产生极大不良隐患。尤其在中国北方电动汽车上使用，在秋冬季磷酸铁锂电池无法正常供电或供电电源过低，需调节其工作环境温度保持其性能。国内解决磷酸铁锂电池恒温工作环境需考虑空间限制问题，较普遍的解决方案是使用气凝胶毡作为保温层。

充电性能

磷酸铁锂正极材料的锂电池，可以使用大倍率充电，最快可在1小时内将电池充满。

具体的物理参数：

松装密度：0.7g/mL

振实密度：1.2g/mL

中位径：2-6um

比表面积<30m²/g

涂片参数：

LiFePo4:C:PVDF＝90:3:7

极片压实密度：2.1-2.4g/mL

电化性能：

克容量>155mAh/g测试条件：半电池，0.2C，电压4.0-2.0V