[发明专利]正极材料磷酸铁锂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种正极材料磷酸铁锂、其制备方法及其应用。该正极材料磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：将铁源、磷源、锂源和碳源混合；将混合后的混合物进行第一次粉碎、干燥，获得反应粉料；将所述反应粉料在惰性气氛下进行煅烧；将煅烧后物料冷却，冷却后分成至少两批次进行第二次粉碎，所述第二次粉碎将冷却后物料分别粉碎成至少两种不同粒径范围的物料；将所述至少两种不同粒径范围的物料混合均匀，制得电池正极材料磷酸铁锂。本发明通过对磷酸铁锂的物料尺寸进行设计，将物料粉碎成至少两种不同粒径范围，该设计可以实现小颗粒分散在大颗粒产生的间隙中，有效提高材料的压实密度。在保证克容量发挥的同时，提高其体积容量密度。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，尤其涉及一种正极材料磷酸铁锂及其制备方法。

背景技术

锂离子电池正极材料的发展与锂离子电池的性能密切相关，因此人们一直在积极的开发新型的锂离子电池正极材料。磷酸铁锂因其结构稳定、安全性高、循环寿命长；主原料来源广泛，成本低廉；材料绿色无毒、环境友好而广泛应用于锂离子电池领域。然而，磷酸铁锂正极材料存在导电性低、锂离子迁移速度慢等固有缺陷。目前产业中常用的工艺为通过碳包覆和高价金属离子掺杂来提升其导电性。通过高效研磨将一次颗粒纳米化，来缩短锂离子的扩散距离，克服其离子迁移率低的缺点。然而不可忽视的是，一次颗粒纳米化与碳包覆在提升磷酸铁锂克容量发挥的同时，均会降低磷酸铁锂材料的体积能量密度。这就意味着，要想得到相同的放电容量，采用磷酸铁锂的电池的体积将远远大于体积能量密度大的正极材料，如何在保证磷酸铁锂正极材料的电化学性能的同时，提高极片压实密度，从而提高体积比容量势在必行。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种极片压实高，体积比容量大的磷酸铁锂正极材料及其制备方法。

一种正极材料磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：

将铁源、磷源、锂源和碳源混合；

将混合后的混合物进行第一次粉碎、干燥，获得反应粉料；

将所述反应粉料在惰性气氛下进行煅烧；

将煅烧后物料冷却，冷却后分成至少两批次进行第二次粉碎，所述第二次粉碎将冷却后物料分别粉碎成至少两种不同粒径范围的物料；

将所述至少两种不同粒径范围的物料混合均匀，制得锂离子电池正极材料磷酸铁锂。

一种根据上述制备方法制备的正极材料磷酸铁锂，所述磷酸铁锂振实密度为1-1.5g/cm³，粒度D50为1.6-2.2μm，比容量为150-160mAh/g(0.2C)，制得的极片压实密度为2.3-2.5g/cm³。

本发明通过对制备电池正极材料磷酸铁锂的物料尺寸进行设计，将物料进行第二次粉碎，粉碎成至少两种不同粒径范围的物料，这至少两种不同粒径范围的大小颗粒相互搭配，并采用球形颗粒组成的粉体具有比较理想的粒径分布的原理，实现小颗粒可以分散在大颗粒产生的间隙中，有效提高材料的压实密度。在保证克容量发挥的同时，提高其体积容量密度。

附图说明

图1是本发明实施例1中的磷酸铁锂正极材料的粒径分布图。

图2是本发明实施例1中的磷酸铁锂正极材料的SEM图。

图3是本发明实施例1中的磷酸铁锂正极材料涂布在铝箔上的示意图。

图4是本发明实施例2中的磷酸铁锂正极材料的粒径分布图。

图5是本发明实施例1中的磷酸铁锂正极材料0.2C倍率下充放电图。

图6是本发明实施例1中的磷酸铁锂正极材料0.2C倍率下充放电图。

主要元件符号说明

无