納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料及其製備方法
2023-07-11 13:58:31 2
專利名稱：納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰離子電池用納米晶微米球形顆粒高振實密度磷酸鐵鋰材料制 備方法，屬於鋰離子電池材料製備技術領域。
背景技術：
磷酸鐵鋰由於安全性能好、環保、使用壽命長，是最具有前景的鋰離子電池的正極 材料。磷酸鐵鋰材料的離子和電子導電性能較差，所以通過半溼法，低溫分解、反應減小磷 酸鐵鋰的顆粒尺寸和包碳，製備出納米晶高振實密度大顆粒磷酸鐵鋰材料。這樣就能大大 提高磷酸鐵鋰電池材料的電化學性能和高倍率放電。目前，磷酸鐵鋰的製備方法有液相法、 固相反應法等。固相反應法，由於方法簡單，原料及生產成本低，是磷酸鐵鋰正極材料的主 要製備方法之一。但是，固相反應法製備的磷酸鐵鋰，需要在惰性氣氛中才能製備出性能良 好的材料。本發明採取的半溼法，是將磷酸與反應原料I^eC2O4 · H2O, Li2CO3在水介質中球 磨，使各種原料均勻混合，在較低的穩定下(300°C )分解和反應，通過噴霧乾燥進行球形顆 粒造粒，650 750°C進一部反應和緻密化，製備出納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種價格低廉、利於環保、性能優 良的鋰離子電池用納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰正極材料。本發明提出的鋰離子電池用的納米晶高振實密度大顆粒磷酸鐵鋰正極材料， 該材料以I^eC2O4 · H2O, Li2CO3^ H3PO4、和葡萄糖為原料，其特徵在於，所述材料的配方為 FeC2O4 · H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 :1、其比例為實際摩爾數。本發明的另一目的是提供一種工藝簡單、低成本，製備的粉料具有高容量、高導電 率、球形顆粒、高振實密度鋰離子電池用納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料的製備方 法。一種鋰離子電池用的納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，其 特徵在於，該方法依次按如下步驟進行(1)分別稱量按摩爾比為；FeC2O4 · H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 1(2)將所配製的原材料以料水=1 1 (重量)進行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護下烘乾M小時。(4)在流動氮氣條件下，將烘乾料，300°C 400°C進行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1(重量)進行球磨混料 10小時以上。(6)將磨好的料在進行噴霧造粒，製備出尺寸為5 50微米的球形顆粒。(7)將造粒好的料，在流動N2氣氛保護下，600°C 750°C煅燒，並保溫10小時 20小時；(8)將上述煅燒後的料進行分級即得納米晶粒度範圍在5 50微米，高振實密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。3、按照權利要求2所述的鋰離子電池用納米晶高振實密度大顆粒磷酸鐵鋰材料 的製備方法，其特徵在於步驟(1)、(4)、(5)、(6)、(7)所述的材料配方、低溫煅燒、噴霧幹 燥造粒和N2保護燒結利用本發明的配方和製備方法製備的納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料，平 均晶粒度為 150mAh，循環壽命長(> 2000次)。本 製備方法工藝簡單、低成本，性能優良、適用於工業化生產。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明實施例1(1)分別稱量 FeC2O4 · H2O 57% wt、Li2CO3 12% wt、H3PO4 31% wt，進行配料。(2)將所配製的原材料以料水=1 1 (重量)進行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護下烘乾M小時。(4)在流動氮氣條件下，將烘乾料，在300°C進行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)進行球磨混料 10小時以上。(6)將磨好的料在噴霧乾燥機內進行造粒獲得10微米球形顆粒。(7)將造粒好的料在流動N2氣氛保護下，600°C煅燒，並保溫20小時；(8)將上述煅燒後的料進行分級即得納米晶微米球，粒度範圍在D5tl = 10微米，高 振實密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。實施例2(1)分別稱量 FeC2O4 · H2O 55% wt、Li2CO3 13% wt、H3PO4 32% wt，進行配料。(2)將所配製的原材料以料水=1 1 (重量)進行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護下烘乾M小時。(4)在流動氮氣條件下，將烘乾料，在350°C進行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)進行球磨混料 10小時以上。(6)將磨好的料在噴霧乾燥機內進行造粒獲得20微米球形顆粒。(7)將造粒好的料在流動N2氣氛保護下，650°C煅燒，並保溫10小時；(8)將上述煅燒後的料進行分級即得納米晶微米球，粒度範圍在D5tl = 20微米，高 振實密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。實施例3(1)分別稱量 FeC2O4 · H2O 54% wt、Li2CO3 13% wt、H3P04 33% wt，進行配料。(2)將所配製的原材料以料水=1 1 (重量)進行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護下烘乾M小時。(4)在流動氮氣條件下，將烘乾料，在400°C進行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)進行球磨混料 10小時以上。
(6)將磨好的料在噴霧乾燥機內進行造粒獲得30微米球形顆粒。(7)將造粒好的料在流動N2氣氛保護下，700°C煅燒，並保溫10小時；(8)將上述煅燒後的料進行分級即得納米晶微米球，粒度範圍在D5tl = 30微米，高 振實密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。
權利要求
1.納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料，該材料以I^eC2O4· H2O, Li2CO3^ H3PO4、葡萄 糖為原料，其特徵在於，所述材料的配方為FeC2O4 · H2O Li2CO3 H3PO4 = 1 0. 5 0.55 1 1. 1，其配方比例為摩爾比。
2.一種製備如納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料的方法，其特徵在於，該方法依 次按如下步驟進行(1)分別稱量按摩爾比為，FeC2O4· H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 1 ；(2)將所配製的原材料以重量比為料水=1 1進行球磨混料10小時以上；(3)將混合好的料在100°C，流動隊氣氛保護下烘乾；(4)在流動氮氣條件下，將烘乾料在300°C 400°C進行煅燒處理，獲得晶粒尺寸小於 100納米的磷酸鐵鋰；(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以重量比為料水=1 1進行球磨混料10 小時以上；(6)將磨好的料在噴霧乾燥機內進行造粒獲得5 50微米的球形顆粒；(7)將造粒好的球形顆粒粉料，在流動隊氣氛保護下，600°C 750°C煅燒，並保溫10 20小時；(8)將上述煅燒後的料進行分級，得到晶粒尺寸小於100納米，粒度範圍在5 50微米 的球形顆粒，振實密度大於1. 4g/cm3的球形顆粒磷酸鐵鋰材料。
全文摘要
本發明涉及納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰材料及其製備方法，屬於電池材料製備技術領域。該材料以FeC2O4·H2O、Li2CO3、H3PO4、和葡萄糖為原料，其特徵在於，所述材料的配方為FeC2O4·H2O∶Li2CO3∶H3PO4＝1∶0.5∶1，其比例為實際摩爾數，進行配料；球磨混料，烘乾，噴霧乾燥造粒；分別在300℃～400℃和600℃～750℃氮氣氣氛中煅燒，保溫，即得納米晶微米球高振實密度磷酸鐵鋰正極材料。利用本發明的配方和製備方法製備的納米晶高振實密度大顆粒磷酸鐵鋰正極材料，平均晶粒度＜100nm，平均顆粒度為5～50微米球形顆粒，容量高＞150mAh，循環壽命長(＞2000次)。本製備方法工藝簡單、低成本，性能優良、適用於工業化生產。
文檔編號H01M4/1397GK102139870SQ20101057934
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者曾照強, 胡曉晴 申請人:清華大學