[发明专利]一种高压实密度磷酸铁锂的制备方法

说明书

本发明提供一种高压实密度磷酸铁锂的制备方法，该方法通过采用低比表的磷酸铁前驱体和添加助溶剂的方式，提高正极材料一次颗粒结晶度与振实密度，从而改善材料的动力学性能和提高磷酸铁锂的压实密度；该方法解决了传统方法中正极材料颗粒变大，动力学降低的问题，在保证高容量的情况下提高磷酸铁锂的压实密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料制备领域，尤其涉及一种高压实密度磷酸铁锂的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂是目前市场上主流的锂离子电池正极材料之一。相对于其他正极材料，如钴酸锂、三元正极材料；磷酸铁锂正极材料具有价格低廉，无毒性，环境友好等优势，而且具有优异的安全性能和循环稳定性能，在动力和储能领域具有很大的应用前景。

近年来，随着国家对新能源汽车补贴政策的退坡，电池厂从追求高能量密度锂离子电池转变为性价比更高的锂离子电池，对成本控制更加严格，加上消费者更为理性，新能源汽车的安全性能成为消费者的首选指标。综上，对磷酸铁锂正极材料的需求越来越大，性能要求也越来越高，电池厂家为了追求更高的能量密度，必须提高对磷酸铁锂正极材料的压实密度，以满足电动汽车的升级换代。

目前市场上通过增大的磷酸铁锂的一次颗粒的粒径来提高正极材料的压实密度；但是如果一味的提高一次颗粒的粒径，会降低锂离子在晶格内部的动力学，阻碍锂离子的脱嵌影响材料电性能的发挥，导致性能下降。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明通过对磷酸铁前驱体的形貌、比表等进行选择；再利用助溶剂提高磷酸铁锂一次颗粒的结晶度和振实密度，从而提高磷酸铁锂正极材料的压实密度。本发明提供的制备方法工艺简单、可操作性强，在不降低正极材料容量的前提下，能够有效提高材料的压实密度。

为了实现磷酸铁锂压实密度的提高，本发明提供了一种高压实密度磷酸铁锂的制备方法，选择低比表的磷酸铁前驱体，且所述磷酸铁前驱体的一次颗粒为片状，二次颗粒球形或类球形；进一步，所述低比表的磷酸铁前驱体比表面积为2～6m²/g，铁磷比Fe/P＝0.96～0.99。该方法还包括以下步骤：

(1)将磷酸铁前驱体、锂源、添加剂、碳源和助溶剂按一定比例加入到分散剂中，混合研磨，再喷雾干燥，得到磷酸铁锂前驱体颗粒；

(2)将步骤(1)得到的磷酸铁锂前驱体颗粒在保护气氛下烧结，再气流粉碎，得到磷酸铁锂粉末。

其中，步骤(1)中所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂中的任意一种或至少两种的组合；优选的，磷酸铁前驱体与锂源的摩尔比为Li/Fe＝1.0～1.07。

优选的，所述碳源包括葡萄糖、PEG、蔗糖、PAN、PPY、淀粉、麦芽糖、柠檬酸中的任意一种或至少两种的组合；所述碳源加入比例为锂源与磷酸铁总质量的百分之1～16％；

进一步，步骤(1)所述添加剂包括二氧化钛、氧化铌、硝酸锰、氧化镁中的一种或者至少两种以上；优选的，添加剂中金属元素的掺杂量为锂源与磷酸铁总质量的0.003～0.015％；

进一步，步骤(1)中所述助溶剂为包括Sr、B、Sn、Mg、Ca、Ti、Nb、V中的一种或者至少两种以上的化合物；优选地，助溶剂中金属元素的掺杂量为锂源与磷酸铁总质量的0.002～0.010％；

优选的，步骤(1)中研磨的物料固含量为30～45％；研磨后的粒度D₅₀＝100～700nm；

优选的，步骤(1)所述喷雾干燥进风温度为190～230℃，出风温度控制在80～100℃。

优选的，步骤(1)所述分散剂包括纯水、乙醇中的至少一种；

优选的，步骤(2)所述的保护性气氛为氮气气氛、氩气气氛中的一种或者两种的组合；