一種高容量鋰離子電池正極材料LiFePO₄/C及其製備方法

2023-06-04 11:09:11

專利名稱：一種高容量鋰離子電池正極材料LiFePO4/C及其製備方法
技術領域：
本發明屬於鋰離子電池材料技術領域，涉及一種高容量鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰及其製備方法。
背景技術：
隨著便攫式電子產品、電動工具等在市場上的廣泛應用，鋰離子電池行業呈現出迅速發展的態勢。LiCoO2作為目前應用最多的鋰離子正極材料具有工作電壓高，充放電電壓平穩，適合大電流放電，比能量高，循環性能好等優點，但LiCoO2實際比容量僅為理論容量的50%左右，鈷的利用率低，抗過充電性能差，在較高充電電壓下比容量迅速降低。 另外鈷資源匱乏，價格高，因此在很大程度上限制了鈷系鋰離子電池的使用範圍，尤其是在電動汽車和大型儲備電源方面受到限制。LiNiO2合成條件苛刻，難於實現工業化，且該材料本身存在安全性能等問題，阻礙了其實際應用。LiMnA安全性能好、價格便宜、且環境友好，但該材料理論容量僅為148mAh/g，而且在充放電過程中易發生結構畸變，造成容量迅速衰減，特別是在溫度較高時的使用條件下，容量衰減更加突出，所以很難推廣應用。LiFePO4作為鋰離子二次電池正極材料具有資源豐富，價格便宜，無吸溼性，無毒，環境友好，熱穩定性好，安全性高等優點，倍受人們的青睞。LiFePO4具備橄欖石晶體結構，理論容量為170mAh · g — 1，有相對於鋰金屬負極的穩定放電平臺3. 4V。LiFePO4具有非常穩定的充放電電壓平臺，主要是由於LiFePO4晶體中2個狗原子和一個P原子共用一個0原子，Fe-O-P的誘導效應削弱了 ！^-0鍵的強度，而聚陰離子團Ρ043_使Lii^ePO4結構穩定，並降低了 Fe37Fe2+氧化還原電對的費米能級，從而增加電極電位。儘管LWePO4 結構緊密，但在很大程度上，LiFePO4的循環性能良好。這主要是由於LiFePO4與!^ePO4結構相似，鋰離子脫出/嵌入後，LiFePO4晶體結構幾乎不發生重排。LiFePO4在循環和安全方面的優異性能已得到業界公認，目前，LiFePO4的合成主要是以固相法為主，以鋰的碳酸鹽(或氫氧化物、磷酸鹽)、亞鐵鹽(草酸亞鐵、乙酸亞鐵、磷酸亞鐵)、磷酸鹽(磷酸二氫銨、磷酸氫二銨)為原料混合，在惰性氣體保護條件下，將原料先低溫煅燒再高溫煅燒，經過二次燒結合成Lii^P04。合成的LWe2PO4大都是由無規則的顆粒組成，粉體材料的堆積密度較低(振實密度為l.(Tl.4g/Cm3)，導致LWePO4的實際比容量較低，這就很大程度的限制了它的使用範圍。因此，優化合成工藝，提高LiFePO4的比容量對於LiFePO4在鋰離子二次電池中的應用十分重要。

發明內容
本發明的目的是提供一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C及其製備方法， 要解決的技術問題是提高LWePO4材料的實際比容量，降低材料的生產成本，並適合工業化生產。一種高容量鋰離子電池正極材料LiFeP04/C，其特徵是原材料為磷酸鐵、碳酸鋰、有機碳；碳酸鋰、磷酸鐵和有機碳，其配比按摩爾比Li :Fe:P:C= (1.0^1.2) :1:1:(0. 6^1. 2)，其中C為有機碳中的C ；通過溼相球磨混料，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒， 混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，將原料壓片放入惰性氣氛爐中，碳熱還原一次燒結合成，對合成的材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級、過篩，得到顆粒均勻的材料。根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述的溼相球磨方法中的溶劑採用無水乙醇，其重量為混合料總重量的2 3倍。根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述的球磨機為行星式球磨機，公轉的轉速為100r/mirT500r/min，自轉的轉速為200r/mirT800r/min， 球磨時間為^T24h。根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是球磨罐為氧化鋯、瑪瑙、陶瓷材質中的一種，磨球為氧化鋯、瑪瑙、陶瓷材質中的一種或幾種，磨球的直徑在 IOmm 50mmo根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是混合溼料與磨球的重量比為1:0. 5 1:10。根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述的有機碳為蔗糖、果糖、澱粉、葡萄糖或纖維素中的一種或幾種。根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述的自動粉體壓片機壓片壓力為1000kg 2000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為1cm。根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述碳熱還原一次合成法，煅燒溫度為600°c、00°C，煅燒時間為aT30h，保護氣體為氮氣或氬氣；所述的材料過篩為350目。一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C的製備方法，其步驟是採用碳酸鋰、 磷酸鐵和有機碳按照摩爾比Li:Fe:P:C= (l.(Tl.2) :1:1: (0. 6 1. 2)，其中C為有機碳中的C，直接混合後加入上述物質重量總和2 3倍的無水乙醇，在行星式球磨機中進行球磨^T24h，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 5 1:10，球磨機公轉的轉速為100r/mirT500r/ min,自轉的轉速為200r/mirT800r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg 2000kg ；將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度600°C 800°C，煅燒時間aT30h，製得磷酸鐵鋰複合材料Lii^eP04/C ；將 LiFeP04/C材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過篩，得到顆粒均勻的磷酸鐵鋰複合材料 LiFeP04/Co根據所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C的製備方法，其特徵是所述碳酸鋰、磷酸鐵和葡萄糖按照摩爾比Li:Fe:P:C=l. 2:1:1:0. 6，C為葡萄糖中的C，直接混合後加入上述物質重量總和2倍的無水乙醇，在行星式球磨機中進行球磨10h，球磨罐和磨球均為氧化鋯材質，磨球直徑為10mm，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 8，球磨機公轉的轉速為400r/min，自轉的轉速為800r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為1cm;將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度600°C，煅燒時間8h，製得複合材料Lii^P04/C ；將 LiFeP04/C複合材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的複合正極材料 LiFeP04/Co本發明的優點與效果是
51.本發明加入有機碳，有機碳一方面作為還原劑使得還原完全，另一方面焙燒過程中可以在LiFePO4顆粒表面包覆一層碳，從而提高電子的導電性，另外，適量的碳的加入可以有效控制LiFePO4粒子的生長速度，減少鋰離子擴散路徑，有利於鋰離子電池的脫嵌， 可以提高材料的比容量，使得材料具有良好的導電性和穩定的電化學性能。2.本發明採用碳酸鋰作為鋰原，反應生成的一氧化碳同樣具有還原作用，有利於原料的充分利用。3.本發明的混料方式採用溼相球磨，溼相球磨使得原材料混合更加均勻。4.本發明採用粉體壓片機對原材料進行壓片，經過壓片的原材料結合更加緊密， 燒結過程中反應更加充分，合成材料振實密度大，提高了材料的實際比容量。5.本發明採用便宜和容易獲得的三價鐵為原料，經過一次煅燒合成，避免了二次燒結的複雜工藝，燒結過程中氣體產量少，生產設備簡單，適合大規模生產。


圖1是本發明實施例1中磷酸鐵鋰複合材料LiFeP04/C的χ衍射圖譜(Cu K α輻射 λ = 0. 154056 nm)。圖2是本發明實施例1中磷酸鐵鋰複合材料Lii^P04/C的掃描電子顯微鏡(SEM) 照片，放大倍率為5000倍。圖3是本發明實施例1中磷酸鐵鋰複合材料LiFeP04/C的粒度分布曲線。圖4是本發明實施例1中磷酸鐵鋰複合材料LiFeP04/C製備半電池的0. 2C放電曲線。圖5是本發明實施例1中磷酸鐵鋰複合材料LiFeP04/C製備18650成品電池的 0. 5C放電曲線。圖6是本發明實施例1中磷酸鐵鋰複合材料LiFeP04/C製備半電池的IC循環性能曲線。圖7是本發明實施例1中磷酸鐵鋰複合材料LiFeP04/C製備18650成品電池IC循環性能曲線。
具體實施例方式本發明採用以下技術方案一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C及其製備方法，其步驟是採用碳酸鋰、磷酸鐵和有機碳按照摩爾比Li:Fe:P:C= (1.0^1.2) :1:1: (0. 6^1. 2) (C為有機碳中的C)直接混合後加入上述物質重量總和2 3倍的無水乙醇，在行星式球磨機中進行球磨^T24h，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 5 1:10，球磨機公轉的轉速為100r/mirT500r/min，自轉的轉速為200r/mirT800r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、 造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg 2000kg，壓片面積為 5cm2，壓片厚度為1cm。將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度600°C、00°C，煅燒時間池 30h，製得磷酸鐵鋰複合材料LWePO/C。將Lii^eP04/C材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的磷酸鐵鋰複合材料LWePO/C。本發明中的有機碳為蔗糖、果糖、澱粉、葡萄糖、纖維素中的一種或幾種。本發明中的球磨機為行星球磨機，球磨罐為氧化鋯、瑪瑙、陶瓷材質中的一種，磨球為氧化鋯、瑪瑙、陶瓷材質中的一種或幾種，磨球的直徑在10mnT50mm。
本發明中的惰性氣體為氮氣或氬氣。本發明中的烘乾、粉碎、造粒、氣流粉碎分級、過篩工藝均是本技術領域通用的公知工藝。實施例1
碳酸鋰、磷酸鐵和葡萄糖按照摩爾比Li Fe P C=L 2 1 1 0. 6(C為葡萄糖中的C)直接混合後加入上述物質重量總和2倍的無水乙醇，在行星式球磨機中進行球磨10h，球磨罐和磨球均為氧化鋯材質，磨球直徑為10mm，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 8，球磨機公轉的轉速為400r/min，自轉的轉速為800r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為1cm。將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度600°C，煅燒時間他，製得複合材料LWePO/C。 將LWePO/C複合材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的複合正極材料 Li!^eP04/C。採用荷蘭PHILIPS公司D/max-2500型轉靶X射線多晶體衍射儀測得本實施例製得的複合材料Lii^eP04/C的X射線衍射圖譜(Cu Ka輻射λ = 0. 154056 nm)如圖1所示， 從圖中可以看出，製得的複合材料LiFeP04/C為正交晶系橄欖石型結構，空間群為Pnmb，圖譜中不存在雜質峰，產物純度高。採用荷蘭PHILIPS XL30型掃描電子顯微鏡進行材料的微觀形貌分析，照片如圖2所示，放大倍率為5000倍，材料無團聚現象，顆粒呈現出類球形且分布均勻。採用珠海歐美克科技有限公司製造的LS-800型雷射粒度分析儀對所製備的磷酸鐵鋰複合材料Lii^P04/C進行粒徑測試，測得材料的中位粒徑為3.5 μ m，粒度分布曲線如圖3所示。採用ST-08 SSA TESTING INSTRUMENT儀器進行比表面積測試，測得的比表面積為14m2/g。採用RJM/PF-300B振實密度測試儀測得振實密度為1. 5g/cm3。使用該實施例製備複合材料Li!^eP04/C，利用ZL200820075220. 0扣式電池實驗測試用的模塊裝置組裝扣式電池。以LiFeP04/C作為正極活性物質，乙炔黑為導電劑，60%的聚四氟乙烯乳液(PTFE)為粘結劑，三種物質按照質量比85:10:5混合。用無水乙醇作分散劑， 超聲分散lOmin，然後反覆攪拌成團、輥壓成薄膜，在電熱真空乾燥箱中110°C乾燥Ih以上備用。電池的裝配在充滿隊的南京南大天尊電子有限公司真空手套箱中進行，負極採用金屬鋰片，電池隔膜採用Celgard 2400 (PE)膜，電解液採用lmol/L LiPF6/碳酸乙烯酯(EC) 和二甲基碳酸酯(DMC)(其體積比為1:1)混合液。使用武漢金諾電子有限公司CT2001A電池測試系統在恆溫(25°C)下對電池進行充放電測試，充放電電壓為2. 3^4. 2V，充放倍率為 0. 2C時，電池的放電容量達到158mAh/g，0. 2C放電曲線如圖4所示，IC循環100周後，容量保持很好，未見其衰減，IC循環曲線如圖6所示。本實施例製備的複合材料Lii^eP04/C所有測試都在公司內進行，包括成品電池的製備與檢測。使用本實施例製備的複合材料Lii^P04/C和本公司其它鋰離子電池原材料，在半自動鋰離子電池生產線上製備18650圓柱電池，按照公司《18650-1700mAh-3. 3V鋰離子電池工藝技術標準(精工容量型材料)》執行，電池的加工性能良好，其中正極片的壓實密度為2. 3g/cm3。電池製成後對電池進行充放電性能和循環性能測試，18650電池0. 5C放電電容量達到1723mAh，0. 5C放電曲線如圖5所示，複合材料LiFeP04/C的0. 5C克容量大於 150 mAh/g, IC放電克容量大於145 mAh/g,電池的IC循環2000次容量保持88%，IC循環曲線如圖7所示。實施例2
碳酸鋰、磷酸鐵和蔗糖按照摩爾比Li:Fe:P:C=l. 2:1:1:0.8 (C為蔗糖中的C)直接混合後加入上述物質重量總和2倍的無水乙醇，在球磨機中進行球磨12h，球磨罐和磨球均為氧化鋯材質，磨球直徑為10mm，混合溼料與磨球的重量比為1:1. 1，球磨機公轉的轉速為 400r/min,自轉的轉速為800r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為1cm。將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度600°C，煅燒時間10h，製得複合正極材料LWePO/C。 將LiFeP04/C材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的複合材料 LiFeP04/Co在和實施例1相同條件下，測得該材料的中位粒徑為3. 5 μ m，比表面積為13m2/ g,，振實密度為1. 45g/cm3。製作出的半電池0. 2C放電容量達到159mAh/g，循環100周後， 容量保持很好，未見其衰減。製作的18650成品電池0. 5C放電電容量大於1700mAh，複合材料Li!^eP04/C的0. 5C克容量大於150mAh/g，0. 5C克容量大於145mAh/g，電池的IC循環壽命大於2500次。實施例3
碳酸鋰、磷酸鐵和蔗糖按照摩爾比Li:Fe:PO4:C=L 2:1:1:1 (C為蔗糖中的C)直接混合後加入上述物質重量總和3倍的無水乙醇，在球磨機中進行球磨15h，球磨罐和磨球均為氧化鋯材質，磨球直徑為10mm，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 5，球磨機公轉的轉速為 300r/min,自轉的轉速為600r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為1cm。將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度800°C，煅燒時間6h，製得複合材料Lii^P04/C。將Lii^ePO4/ C材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的複合材料Lii^P04/C。在和實施例1相同條件下，測得該材料的中位粒徑為3. Ιμπι，比表面積為13m2/g，，振實密度為1. 5g/cm3。製作出的半電池0. 2C放電容量達到158mAh/g，循環100周後，容量保持很好， 未見其衰減。製作的18650成品電池0. 5C放電電容量大於1700mAh，複合材料LiFeP04/C 的0. 5C克容量大於150mAh/g，IC克容量大於145mAh/g，電池的IC循環壽命大於2500次。實施例4
碳酸鋰、磷酸鐵和葡萄糖按照摩爾比Li :Fe:P:C=L 1:1:1:1.2 (C為葡萄糖中的C)直接混合後加入上述物質重量總和3倍的無水乙醇，在球磨機中進行球磨證，球磨罐和磨球均為陶瓷材質，磨球直徑為30mm，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 8，球磨機公轉的轉速為 200r/min,自轉的轉速為400r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為2000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為lcm。將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度800°C，煅燒時間8h，製得複合材料Lii^P04/C。將Lii^ePO4/ C材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的複合材料Lii^P04/C。在和實施例1相同條件下，測得該材料的中位粒徑為3. 2μπι，比表面積為llm2/g，，振實密度為1. 55g/cm3。製作出的半電池0. 2C放電容量達到159mAh/g，循環100周後，容量保持很好，未見其衰減。製作的18650成品電池0. 5C放電電容量大於1700mAh，複合材料Lii^ePO4/ C的0. 5C克容量大於150mAh/g，IC克容量大於145mAh/g，電池的IC循環壽命大於2500次。實施例5碳酸鋰、磷酸鐵和葡萄糖按照摩爾比Li Fe P C=L 2 1 1 0. 8 (C為葡萄糖中的C)直接混合後加入上述物質重量總和3倍的無水乙醇，在球磨機中進行球磨他，球磨罐和磨球均為陶瓷材質，磨球直徑為30mm，混合溼料與磨球的重量比為1:1，球磨機公轉的轉速為 200r/min,自轉的轉速為400r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為2000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為lcm。將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度800°C，煅燒時間證，製得複合材料Lii^P04/C。將Lii^ePO4/ C材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的複合材料Lii^P04/C。在和實施例1相同條件下，測得該材料的中位粒徑為3. 8μπι，比表面積為12m2/g，，振實密度為1. 57g/cm3。製作出的半電池0. 2C放電容量達到156mAh/g，循環100周後，容量保持很好，未見其衰減。製作的18650成品電池0. 5C放電電容量大於1700mAh，複合材料Lii^ePO4/ C的0. 5C克容量大於150mAh/g，IC克容量大於145mAh/g，電池的IC循環壽命大於2500次。在上述實施例中，列舉了蔗糖、葡萄糖，實施例中沒有列舉果糖、澱粉和纖維素，以上有機碳均具有共同的化學性能，均具有還原性能，並在反應過程中，多餘的碳能夠包覆在材料表面，提高材料的導電性，並能夠抑制顆粒的生長，有利於鋰離子的潛入和脫出，提高材料的實際比容量，因此同樣適用於本專利。在上述實施例中，例舉了氮氣，實施例中沒有列舉氬氣，氬氣具有更好的惰性，能夠抑制二價鐵的氧化，因此同樣適用於本專利。上述實施例中，例舉了氧化鋯、陶瓷球磨罐和磨球，實施例中沒有列舉瑪瑙球磨罐和磨球，以上材質均有硬度高、耐磨、抗腐蝕的特性，均適用於本專利。本發明的LiFeP04/C複合材料，具有比容量高、循環性能好、加工性能好的特點，同時本發明的製備方法易於工業化生產。
權利要求
1.一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是原材料為磷酸鐵、碳酸鋰、有機碳；碳酸鋰、磷酸鐵和有機碳，其配比按摩爾比Li :Fe:P:C= (1.0 1.2) :1:1: (0. 6 1. 2)，其中C為有機碳中的C ；通過溼相球磨混料，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，將原料壓片放入惰性氣氛爐中，碳熱還原一次燒結合成，對合成的材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級、過篩，得到顆粒均勻的材料。
2.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述的溼相球磨方法中的溶劑採用無水乙醇，其重量為混合料總重量的2 3倍。
3.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是 所述的球磨機為行星式球磨機，公轉的轉速為100r/mirT500r/min，自轉的轉速為200r/ mirT800r/min，球磨時間為 5h 24h。
4.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是球磨罐為氧化鋯、瑪瑙、陶瓷材質中的一種，磨球為氧化鋯、瑪瑙、陶瓷材質中的一種或幾種，磨球的直徑在10mnT50mm。
5.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是混合溼料與磨球的重量比為1:0. 5 1:10。
6.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述的有機碳為蔗糖、果糖、澱粉、葡萄糖或纖維素中的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述的自動粉體壓片機壓片壓力為1000kg 2000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為1cm。
8.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C，其特徵是所述碳熱還原一次合成法，煅燒溫度為600°C、00°C，煅燒時間為aT30h，保護氣體為氮氣或氬氣；所述的材料過篩為350目。
9.一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C的製備方法，其步驟是採用碳酸鋰、 磷酸鐵和有機碳按照摩爾比Li:Fe:P:C= (l.(Tl.2) :1:1: (0. 6 1. 2)，其中C為有機碳中的C，直接混合後加入上述物質重量總和2 3倍的無水乙醇，在行星式球磨機中進行球磨^T24h，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 5 1:10，球磨機公轉的轉速為100r/mirT500r/ min,自轉的轉速為200r/min 800r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg 2000kg ；將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度600°C 800°C，煅燒時間》T30h，製得磷酸鐵鋰複合材料Lii^P04/C ；將 LiFeP04/C材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過篩，得到顆粒均勻的磷酸鐵鋰複合材料 LiFeP04/Co
10.根據權利要求9所述的一種高容量鋰離子電池正極材料Lii^P04/C的製備方法，其特徵是所述碳酸鋰、磷酸鐵和葡萄糖按照摩爾比Li:Fe:P:C=1.2:l:l:0.6，C為葡萄糖中的C，直接混合後加入上述物質重量總和2倍的無水乙醇，在行星式球磨機中進行球磨10h， 球磨罐和磨球均為氧化鋯材質，磨球直徑為10mm，混合溼料與磨球的重量比為1:0. 8，球磨機公轉的轉速為400r/min，自轉的轉速為800r/min，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，壓片壓力為1000kg，壓片面積為5cm2，壓片厚度為Icm ；將原料壓片放入惰性氣氛爐中煅燒，煅燒溫度600°C，煅燒時間8h，製得複合材料 LiFeP04/C ；將Lii^P04/C複合材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級，過350目篩，得到顆粒均勻的複合正極材料Lii^eP04/C。
全文摘要
本發明公開了一種高容量鋰離子電池正極材料LiFePO4/C及其製備方法，原材料為磷酸鐵、碳酸鋰、有機碳；碳酸鋰、磷酸鐵和有機碳，其配比按摩爾比Li:Fe:P:C=(1.0~1.2):1:1:(0.6~1.2)，其中C為有機碳中的C；通過溼相球磨混料，球磨後的漿料經烘乾、粉碎、造粒，混合原材料經過自動粉體壓片機進行壓片，將原料壓片放入惰性氣氛爐中，碳熱還原一次燒結合成，對合成的材料進行粉碎後通過氣流粉碎分級、過篩，得到顆粒均勻的材料。採用本方法工藝簡單，操作方便，節約了時間，降低了生產成本，提高了材料的振實密度，從而提高了材料的實際比容量。
文檔編號H01M4/58GK102386411SQ201110354899
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者關成善, 宗繼月, 張敬捧 申請人:山東精工電子科技有限公司