[发明专利]一种磷酸铁锂正极材料的制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法、锂离子电池。本发明的磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：将碳材料与FePO₄混合后，球磨，得到磷酸铁复合材料；将导电高分子溶于水中得到导电溶液中；将磷酸铁复合材料加入至导电溶液中，同时加入锂源，混合，得到混合液；通过电解还原法，使混合液发生还原即制备得到磷酸铁锂正极材料；本发明的制备方法，工艺合成过程均在在接近常温下开展，且不需要惰性气体保护。将现有的高温制备条件大幅度降低，采用液相电还原合成方法，获得性能优良的磷酸铁锂复合型材料。反应过程具有高效、低能耗、绿色环保、能量利用率高等特点，符合未来能源发展需求。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料制备技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂正极材料的制备方法、锂离子电池。

背景技术

随着新能源产业的大力发展，锂离子电池的使用越来越广泛，对其技术的要求也越来越高。其中磷酸铁锂正极材料是研究的核心。合成成本低且品质高的磷酸铁锂材料新技术逐渐受到人们青睐。因此如何制备磷酸铁锂，成为其工业化推广的重要研究课题。

目前磷酸铁锂主要采用先制备出前驱体材料，再在高温下热还原得到磷酸铁锂，具体如下：先合成磷酸铁材料，再通过磷酸铁材料与还原性物质混合后在600～900℃的温度下焙烧5～48小时，并且需要有惰性气体保护的条件下。因为磷酸铁锂中铁属于二价铁，极其不稳定，在高温下会改变为三价铁，导致制备磷酸铁锂不纯。在这个材料的制备过程中，不仅需要高温所带来的高能耗，其次也需要特殊的设备器材，对生产设备要求极高，而且还需要持续不断的惰性气体。因此，磷酸铁锂材料制备条件苛刻，设备价格高，耗能很高不环保。

基于目前的磷酸铁锂材料的制备存在的缺陷，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法、锂离子电池，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。

第一方面，本发明提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳材料与FePO₄混合后，球磨，得到磷酸铁复合材料；

将导电高分子溶于水中得到导电溶液；

将磷酸铁复合材料加入至导电溶液中，同时加入锂源，混合，得到混合液；

提供电解池，所述电解池包括阴极电解槽、阳极电解槽，所述阴极电解槽和阳极电解槽通过盐桥连通，将混合液加入至阴极电解槽内同时在阳极电解槽内加入电解液，阴极电解槽和阳极电解槽中分别插入阴极和阳极，阴极和阳极分别连接电源负极和正极进行电解，在电解作用下，混合液发生还原即制备得到磷酸铁锂正极材料。

优选的是，所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、石墨、导电碳黑中的任一种。

优选的是，所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述导电高分子包括PEDOT:PSS、PEDOT:PDAS、PEDOT:PANI中的至少一种。

优选的是，所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述锂源包括氢氧化锂、乙酸锂、碳酸锂、醋酸锂、磷酸二氢锂、磷酸锂中的至少一种。

优选的是，所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，磷酸铁与锂源中锂的摩尔比为1:(1～1.5)。

优选的是，所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，将碳材料与FePO₄混合后，球磨，得到磷酸铁复合材料；其中，球磨时间为1～3h、球磨转速为100～450r/min。

优选的是，所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述碳材料的质量为FePO₄质量的1～2％。

优选的是，所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述导电溶液的浓度为1～3mol/L；