一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法技術

本發明專利技術公開一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：（1）將磷酸鐵分散于分散劑中，得到磷酸鐵的分散液A；（2）將碳酸鋰和氯化鎂摻雜劑分散于分散劑中，得到鋰源?鎂源摻雜劑分散液B；（3）將磷酸鐵的分散液A緩緩加入鋰源?鎂源摻雜劑分散液B中，反應制得磷酸鐵鋰材料粗料；（4）將磷酸鐵鋰材料粗料與碳源葡萄糖在分散介質乙醇中研磨混合均勻，干燥，在氮氣體保護氣氛下，于700?750℃溫度下燒結12?24h，自然冷卻至室溫，即得到磷酸鐵鋰正極材料。本發明專利技術采用非原位碳包覆，同時，燒結過程中進行碳包覆，限制磷酸鐵鋰材料在長時間的高溫燒結過程中晶體顆粒的增長，進一步提高了材料的電子導電率和離子擴散速率，具有較好的倍率充放電性能。

【技術實現步驟摘要】
一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法
本專利技術涉及鋰離子電池磷酸鐵鋰正極材料的表面修飾與改性，具體是一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。
技術介紹
隨著動力電池和儲能電池的產業的飛速發展，人們對于鋰離子電池的使用壽命和安全性提出了更高的要求。相對于其他傳統的正極材料，磷酸鐵鋰材料具有原料豐富、價格低廉、綠色環保、工作電壓適中、熱穩定性好、尤其是磷酸鐵鋰材料具有循環性能好和安全性能高這兩大顯著特點，因此成為動力和儲能鋰離子電池首選的正極材料，引起了人們的廣泛關注和研究。但是，磷酸鐵鋰材料仍然存在著電子電導率和離子遷移率較低、高溫循環容量衰減、低溫性能差、物理加工性能差等問題，因此，磷酸鐵鋰材料的改性一直是人們研究的熱點問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將磷酸鐵分散于特制分散劑中，得到磷酸鐵的分散液A；(2)將碳酸鋰和氯化鎂摻雜劑分散于特制分散劑中，得到鋰源-鎂源摻雜劑分散液B；(3)將磷酸鐵的分散液A緩緩加入鋰源-鎂源摻雜劑分散液B中，反應制得磷酸鐵鋰材料粗料；(4)將磷酸鐵鋰材料粗料與碳源葡萄糖在分散介質乙醇中研磨混合均勻，在88℃條件下干燥，在氮氣體保護氣氛下，于788-778℃溫度下燒結12-24h，自然冷卻至室溫后，即得到表面具有均勻碳包覆的粒徑顆粒較小的改性磷酸鐵鋰正極材料。優選的，所述步驟(1)和步驟(2)的特制分散劑包含醇類和界面改性劑；其中醇類為甲醇、乙醇、異丙醇中的一種或幾種；界面改性劑為非離子聚氧乙烯醚類表面活性劑。優選的，所述特制分散劑醇類與界面改性劑的重量比為188:8.7-7。優選的，所述鋰源、鎂源摻雜劑、磷酸鐵的用量使Li：Mg：Fe：P的摩爾比為(1-X):X:1:1，8.882≤X≤8.887。優選的，所述步驟(3)的反應條件為：控制A液的流速為78-188ml/min，在密閉的反應釜中進行，溫度為178-278℃，保溫6-12h。優選的，所述步驟(4)中碳源占磷酸鐵鋰材料粗料重量的1-18％，分散介質乙醇與磷酸鐵鋰材料粗料的重量比為1:1，研磨時間為6-12h，干燥時間為6-12h。本專利技術的有益效果：1、本專利技術采用磷酸鐵為原料，減少采用鐵源、磷源合成磷酸鐵過程中雜質相的生成；2、本專利技術將磷酸鐵和鋰源-鎂源摻雜源分別預分散，有利于反應完全，并使材料顆粒粒徑均勻有序；3、磷酸鐵鋰鋰位摻雜鎂，使材料產生良好的空穴導電能力，提高了材料的電子導電率和離子擴散速率，有利于改善材料的電性能；4、本專利技術采用非原位碳包覆，有利于磷酸鐵鋰材料的生成，同時，燒結過程中進行碳包覆，限制磷酸鐵鋰材料在長時間的高溫燒結過程中晶體顆粒的增長，進一步提高了材料的電子導電率和離子擴散速率。通過以上措施，實現了表面具有均勻碳包覆的粒徑顆粒較小的改性磷酸鐵鋰正極材料，這種材料具有較好的倍率充放電性能。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步詳細描述。實施例1：(1)制備磷酸鐵的分散液：將17gAEO-9在攪拌下溶于1L乙醇中，然后加入1mol磷酸鐵，高速剪切分散1h，得到磷酸鐵的分散液，記為A；(2)制備鋰源-鎂源摻雜劑分散液：將17gAEO-9在攪拌下溶于1L乙醇中，然后加入8.4977mol碳酸鋰，高速剪切分散28min，然后加入8.887mol氯化鎂，繼續攪拌48min，得到鋰源-鎂源摻雜劑分散液，記為B；(3)將B液加入到高壓反應釜中，然后將A液緩緩的加入到B液中，控制A液的流速為88ml/min，待A液加完后，密閉反應釜，在CO氣氛條件下，升溫至178℃，反應18h，反應完成后，降至室溫冷卻，打開反應釜，放出懸浮物，抽濾，得到固體沉淀物，然后將此沉淀物用乙醇洗滌三次，在188℃下烘干，得到磷酸鐵鋰材料粗料；(4)將制得的磷酸鐵鋰材料粗料破碎，然后加入粗料重量3％的葡萄糖，同時加入與粗料同重量的乙醇混合，研磨18h后在88℃條件下干燥18h，然后移入管式爐中進行燒結，在氮氣氣氛下升溫至778℃，保溫16h，整個過程中升溫速率為7℃/min，氮氣氣體流量為28ml/min，燒結結束后自然冷卻至室溫，即得到磷酸鐵鋰正極材料。所得改性磷酸鐵鋰正極材料組裝成扣式電池，分別以8.2C、1C、2C倍率進行放電，充電倍率固定為8.2C，充放電電壓為2.8-4.8V。該扣式電池8.2C首次放電比容量為177mAh/g，1C首次放電比容量為147mAh/g，2C首次放電比容量為137mAh/g。實施例2：(1)制備磷酸鐵的分散液：將7gAEO-9在攪拌下溶于1L甲醇中，然后加入1mol磷酸鐵，高速剪切分散1h，得到磷酸鐵的分散液，記為A；(2)制備鋰源-摻雜劑鎂源分散液：將18gAEO-9在攪拌下溶于1L甲醇中，然后加入8.499mol碳酸鋰，高速剪切分散28min，然后加入8.882mol氯化鎂，繼續攪拌48min，得到鋰源-鎂源摻雜劑分散液，記為B；(3)將B液加入到高壓反應釜中，然后將A液緩緩的加入到B液中，控制A液的流速為78ml/min，待A液加完后，密閉反應釜，在CO氣氛條件下，升溫至278℃，反應6h，反應完成后，降至室溫冷卻，打開反應釜，放出懸浮物，抽濾，得到固體沉淀物，然后將此沉淀物用乙醇洗滌三次，在188℃下烘干，得到磷酸鐵鋰材料粗料；(4)將制得的粗料破碎，然后加入粗料重量1％的葡萄糖，同時加入與粗料同重量的乙醇混合，研磨12h后在88℃條件下干燥6h，然后移入管式爐中進行燒結，在氮氣氣氛下升溫至788℃，保溫24h，整個過程中升溫速率為7℃/min，氮氣氣體流量為28ml/min，燒結結束后自然冷卻至室溫，即可得到專利技術所述的磷酸鐵鋰正極材料。所得改性磷酸鐵鋰正極材料組裝成扣式電池，分別以8.2C、1C、2C倍率進行放電，充電倍率固定為8.2C，充放電電壓為2.8-4.8V。該扣式電池8.2C首次放電比容量為174mAh/g，1C首次放電比容量為147mAh/g，2C首次放電比容量為137mAh/g。實施例3：(1)制備磷酸鐵的分散液：將28gAEO-9在攪拌下溶于1L乙醇中，然后加入1mol磷酸鐵，高速剪切分散1h，得到磷酸鐵的分散液，記為A；(2)制備鋰源-鎂源摻雜劑分散液：將28gAEO-9在攪拌下溶于1L乙醇中，然后加入8.4977mol碳酸鋰，高速剪切分散28min，然后加入8.887mol氯化鎂，繼續攪拌48min，得到鋰源-鎂源摻雜劑分散液，記為B；(3)將B液加入到高壓反應釜中，然后將A液緩緩的加入到B液中，控制A液的流速為188ml/min，待A液加完后，密閉反應釜，在CO氣氛條件下，升溫至288℃，反應12h，反應完成后，降至室溫冷卻，打開反應釜，放出懸浮物，抽濾，得到固體沉淀物，然后將此沉淀物用乙醇洗滌三次，在188℃下烘干，得到磷酸鐵鋰材料粗料；(4)將制得的粗料破碎，然后加入粗料重量18％的葡萄糖，同時加入與粗料同重量的乙醇混合，研磨6h后在88℃條件下干燥12h，然后移入管式爐中進行燒結，在氮氣氣氛下升溫至727℃，保溫12h，整個過程中升溫速率為7℃/min，氮氣氣體流量為28ml/min，燒結結束后自然冷卻至室溫，即可得本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將磷酸鐵分散于特制分散劑中，得到磷酸鐵的分散液A；（2）將碳酸鋰和氯化鎂摻雜劑分散于特制分散劑中，得到鋰源?鎂源摻雜劑分散液B；（3）將磷酸鐵的分散液A緩緩加入鋰源?鎂源摻雜劑分散液B中，反應制得磷酸鐵鋰材料粗料；（4）將磷酸鐵鋰材料粗料與碳源葡萄糖在分散介質乙醇中研磨混合均勻，在80℃條件下干燥，在氮氣體保護氣氛下，于700?750℃溫度下燒結12?24h，自然冷卻至室溫后，即得到表面具有均勻碳包覆的粒徑顆粒較小的改性磷酸鐵鋰正極材料。

【技術特征摘要】
1.一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將磷酸鐵分散于特制分散劑中，得到磷酸鐵的分散液A；（2）將碳酸鋰和氯化鎂摻雜劑分散于特制分散劑中，得到鋰源-鎂源摻雜劑分散液B；（3）將磷酸鐵的分散液A緩緩加入鋰源-鎂源摻雜劑分散液B中，反應制得磷酸鐵鋰材料粗料；（4）將磷酸鐵鋰材料粗料與碳源葡萄糖在分散介質乙醇中研磨混合均勻，在80℃條件下干燥，在氮氣體保護氣氛下，于700-750℃溫度下燒結12-24h，自然冷卻至室溫后，即得到表面具有均勻碳包覆的粒徑顆粒較小的改性磷酸鐵鋰正極材料。2.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）和步驟（2）的特制分散劑包含醇類和界面改性劑；其中醇類為甲醇、乙醇、異丙醇中的一種或幾種；界面改性劑為非離子聚氧乙烯醚類表面活性劑。3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐茂林，
申請(專利權)人：合肥國軒電池材料有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34