[发明专利]一种正极活性材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种正极活性材料的制备方法，其中所述正极材料为磷酸铁锂，所述制备方法包括，将锂源，铁源和磷酸源混合，置于管式炉中，通入惰性气体，低温预煅烧，然后通入甲烷气体高温煅烧，然后降温至预定温度，通入甲烷和硫化氢的混合气体，其中硫化氢和甲烷的体积比为12‑15:100进行回火煅烧；得到的正极材料为磷酸铁锂为核，表面依次包覆有热解碳以及碳硫复合物。由本发明的制备方法得到的活性材料具有良好的倍率性能和循环性能，并且具有良好的对电解液稳定性。

技术领域

本发明涉及一种正极活性材料的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂作为电池正极的常用活性材料，具有原料来源广泛，成本低廉，加工性能好，并且安全性高等优点，但是磷酸铁锂的导电性较差，倍率性能差。

发明内容

本发明提供了一种正极活性材料的制备方法，其中所述正极材料为磷酸铁锂，所述制备方法包括，将锂源，铁源和磷酸源混合，置于管式炉中，通入惰性气体，低温预煅烧，然后通入甲烷气体高温煅烧，然后降温至预定温度，通入甲烷和硫化氢的混合气体，其中硫化氢和甲烷的体积比为12-15:100进行回火煅烧；得到的正极材料为磷酸铁锂为核，表面依次包覆有热解碳以及碳硫复合物。由本发明的制备方法得到的活性材料具有良好的倍率性能和循环性能，并且具有良好的对电解液稳定性。

具体的方案如下：

一种正极活性材料的制备方法，其中所述正极材料为磷酸铁锂，所述制备方法包括：

1)按磷酸铁锂的元素配比提供相应的锂源，铁源和磷酸源放入球磨机中球磨混合；

2)将混合物置于管式炉中，通入惰性气体；

3)在惰性气氛下升温至350-400摄氏度低温预煅烧3-4小时；

4)然后向管式炉中通入含有甲烷的惰性气体，升温至670-700摄氏度高温煅烧6-10小时；

5)降温至500-520摄氏度，通入甲烷和硫化氢的混合气体，其中硫化氢和甲烷的体积比为12-15:100，进行回火煅烧2-3小时；

6)随炉自然冷却，球磨破碎，得到所述正极活性材料，其中活性材料的结构为以磷酸铁锂为核，表面依次包覆有热解碳以及碳硫复合物。

进一步的，其中锂源选自氧化锂，氢氧化锂，碳酸锂，草酸锂中的至少一种。

进一步的，其中铁源选自草酸亚铁，磷酸亚铁中的至少一种。

进一步的，其中磷源选自磷酸氢二铵，磷酸二氢铵，磷酸铵中的至少一种。

进一步的，其中惰性气体选自氮气或氩气的至少一种；所述含有甲烷的惰性气体中甲烷与惰性气体的体积比为1:6-7。

进一步的，一种正极活性材料，其通过所述方法制备得到。

进一步的，一种锂离子电池，其正极活性物质采用所述的活性材料，其电解液中含有添加剂，所述添加剂为吡咯烷酮类添加剂，进一步优选1-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-吡咯烷酮、1,5-二甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮。

本发明具有如下有益效果：

1)、发明人发现，当磷酸铁锂的表面包覆有碳硫氧化物，电解液添加剂中含有吡咯烷酮类添加剂，在正极表面会形成同时具有硫和氮的电解质膜，而该电解质膜的稳定性极高，能够答复提高材料的高温稳定性。

2)、进一步的，发明人发现，若磷酸铁锂的表面直接包覆碳硫复合物，在加热的过程中由于硫与磷酸铁锂中的锂元素会产生不希望的副反应，将会导致部分锂离子的迁移影响，导致倍率性能变差，而本发明的磷酸铁锂材料具有两层包覆层，其中中间层为碳层，外层为碳硫复合物，此时电池的倍率性能得到大幅提高。