[发明专利]一种表面包覆LiAlF4

说明书

本发明提供了一种表面包覆LiAlF4快离子导体的低温型磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤：S1：将多孔磷酸铁前驱体、锂源和碳源混合后煅烧得到磷酸铁锂；S2：将S1中得到的磷酸铁锂装入流化装置中并加热至250℃~280℃；S3：依次脉冲通入三甲基铝、氟化氢吡咯溶液、叔丁醇锂和氟化氢吡咯溶液的蒸汽，得到表面包覆LiAlF4快离子导体的磷酸铁锂。使用聚磷酸铵为磷源，降低了制备磷酸铁锂的成本。在制备磷酸铁锂时先进行刻蚀，再采用LiAlF4快离子导体包覆，包覆的效果更好，也弥补了刻蚀过程中产生的缺陷，大幅提高了磷酸铁锂作为正极材料所需的充放电性能；本发明还实现了磷酸铁锂表面的均匀包覆；同时大大简化了制备工艺，提高了制备效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料的生产技术领域，具体涉及一种表面包覆LiAlF₄快离子导体的低温型磷酸铁锂的制备方法。

背景技术

快离子导体包覆可以一定程度解决电池正极材料电化学性能、热稳定性和结构稳定性差的问题，快离子导体包覆改性对锂离子电池正极材料的性能改善意义重大。如CN104332618A公开了液相包覆法制备硼锂复合氧化物包覆三元镍钴锰酸锂正极材料的方法，具体的制备方法是在锂源和硼源的混合醇溶液中，加入三元镍钴锰酸锂材料，超声使之均匀分散，再加入分散剂，使材料充分浸润，蒸发溶剂后热处理得到表面包覆的材料，热处理是在900℃下恒温25个小时，再随炉冷却。这种液相包覆方法会导致包覆效率低和包覆不均匀的问题，同时快离子导体包覆分布不均匀也影响快离子导体包覆对电化学性能的改善效果。专利CN104362330A和CN103236521A也公开了类似的包覆方法。这些专利中采用液相混合结合烧结工艺带来的材料过滤、洗涤和烧结过程工艺复杂，处理时间冗长，会造成生产效率降低和成本的升高。

此外，低温下电解液的粘度增加及磷酸铁锂导电性太差，造成充放电极化增加，电池内部的过电势增加，充电时，阳极出现析锂；低温大电流放电，电池因极化大，很容易达到下限电压被cutoff，因而不能放电。为了达到低温下充放电的要求，很多电池厂家在电芯外表面包裹一层保温棉，在低温充放电前，先对电池加热处理，待达到电池的安全工作温度时，再开始充放电。但是这样电池成本太高，加热棉的加热时间太长，在实际使用中效果不好。因此，开发低温型磷酸铁锂具有必要性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种表面包覆LiAlF₄快离子导体的低温型磷酸铁锂的制备方法，通过流化装置使磷酸铁锂处于流化状态配合脉冲通入气相包覆材料，对磷酸铁锂进行包覆LiAlF₄，并且使用多孔磷酸铁前驱体制备磷酸铁锂，增加了磷酸铁锂中锂离子脱嵌通道，该脱嵌通道配合LiAlF₄包覆，实现了低温型、快速充放电、稳定性高的磷酸铁锂的制备。具体技术方案如下：

一种表面包覆LiAlF₄快离子导体的低温型磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将多孔磷酸铁前驱体、锂源和碳源混合后煅烧得到磷酸铁锂；

S2：将S1中得到的磷酸铁锂装入流化装置中并加热至250℃～280℃；

S3：依次脉冲通入三甲基铝、氟化氢吡咯溶液、叔丁醇锂和氟化氢吡咯溶液的蒸汽，得到表面包覆LiAlF4快离子导体的磷酸铁锂。

所述S1中所述锂源为碳酸锂或氢氧化锂中的一种或两种组合；

所述S1中碳源为葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇中的一种或两组及以上的组合。

所述S1中多孔磷酸铁前驱体和锂源按照Li和Fe摩尔比为(1～1.15)：1混合。

所述S1中碳源加入量为多孔磷酸铁和锂源总质量的2％～8％；

所述S1中多孔磷酸铁前体的制备方法包括以下步骤：

(1)将聚磷酸铵晶体溶于去离子水中得到聚磷酸铵溶液；

(2)将铁源溶于去离子水中得到铁盐溶液；