一種磷酸鐵鋰材料的製備方法及一種鋰離子電池的製作方法
2023-10-22 15:53:02 2
專利名稱：一種磷酸鐵鋰材料的製備方法及一種鋰離子電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子電池技術領域，更具體地說，涉及一種磷酸鐵鋰材料的製備方法。
背景技術：
鋰離子電池作為高比能量化學電源已經廣泛應用於移動通訊、筆記本電腦、攝像機、照相機、可攜式儀器儀表等領域，也是各國大力研究的電動汽車、空間電源的首選配套電源，成為可替代能源的首選。近年來，LiFePO4成為鋰離子電池正極活性物 質的研究熱點。LiFePO4作為鋰離子電池用正極活性物質與其它正極活性材料相比具有良好的電化學性能，充放電平臺十分平穩，充放電過程中結構穩定，且具有無毒、無汙染、安全性能好、可在高溫環境下使用、原材料來源廣泛等優點。現有的磷酸鐵鋰材料的製備方法主要有固相法，水熱法，其中，固相法工藝簡單，在產業化中最早實現，並且固相法能夠製得粒徑較小且容量較高的顆粒，但是固相法採用傳統砂磨或者球磨法而將原材料混合均勻，設備的磨蝕不可避免，由於設備通常採用鋼或鐵材料製成，固相法不可避免的會引入Fe雜質，而且由於固相法為固體與固體之間的反應，具有局部反應不均一的缺點。因而，目前常採用水熱法來製備磷酸鐵鋰材料，水熱法能夠製得性能均一的材料，但是，水熱反應會不可避免的引入氫氧化鐵，磷酸氫亞鐵，磷酸鋰，磷酸氫二鋰等雜質，並且由於水的極性較大，材料很容易團聚，從而使所製得磷酸鐵鋰材料的容量低、循環效率低。
發明內容
本發明旨在解決現有的憐酸鐵裡材料的製備方法易引入雜質、原料容易團聚，使得所製得的磷酸鐵鋰容量低、循環效率低的技術問題。本發明的發明人發現採用現有的水熱法製備磷酸鐵鋰，磷酸在水中會出現三級電離而引入雜質，並且由於磷酸鐵鋰為親水性物質，會導致其團聚嚴重，團聚在一起的顆粒內部可能存在未反應的物質和雜質，本發明的發明人經過長期的研究發現，採用醇熱法製備磷酸鐵鋰彌補了水熱法的不足，由於磷酸鐵在醇類溶液中不會像在水中一樣出現三級電離，故而不會出現雜質，並且由於醇類溶液的極性相對於水較小，固體顆粒分散性較好，不會出現團聚現象，使所製得的磷酸鐵鋰具有較高的比容量和較好的容量保持率。本發明提供了一種磷酸鐵鋰材料的製備方法，所述製作方法包括
步驟I、將磷酸鐵分散於醇類溶液中，得到磷酸鐵的分散液；
步驟2、將鋰源分散於醇類溶液中，得到鋰源的醇溶液；
步驟3、在磷酸鐵的分散液中加入鋰源的醇溶液，然後在還原氣體氣氛下或者加入還原劑進行反應，反應完成後得到磷酸鐵鋰材料。在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，所述鋰源為可溶於醇類溶液的鋰源中的一種或幾種。
在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，所述醇類溶液選自甲醇、乙醇、丙醇中的一種或幾種。在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，所述鋰源、磷酸鐵的用量使Li Fe P的摩爾比為(0. 95-1. 05) 1 :1。在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，在步驟3中，所述反應的條件為在密閉的反應釜中進行，升溫至120-220°C，保溫3-12小時。在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，在步驟3中，控制在磷酸鐵的分散液中加入鋰源的醇溶液的流速為100-1000ml/min。在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，在步驟3中，在加入鋰源的醇溶液之後，按比例加入純水，然後加入醇類溶液至5-10L。
在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，所述純水的用量使H :P的摩爾比為(0. 5-5) :1。在本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法中，步驟3在還原氣體氣氛下進行，通入的還原氣體為CO，流速為10-100L/h。本發明還提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極和設置於正極、負極之間的隔膜，所述正極包括正極集電體及塗覆於正極集電體上的正極活性材料，其中，所述正極活性材料採用如上所述的製備方法製備得到。本發明的磷酸鐵鋰材料的製備方法將磷酸鐵分散於醇類溶液中，並將鋰源分散於醇類溶液中，然後將鋰源的醇溶液加入磷酸鐵的分散液中進行反應，由於磷酸鐵在醇類溶液中不會出現三級電離，故而不會出現雜質，並且由於醇類溶液的極性相對於水較小，固體顆粒分散性較好，不會出現團聚現象，所製得的磷酸鐵鋰材料顆粒較小，採用所述磷酸鐵鋰材料的鋰離子電池的比容量較高，並且容量保持率較好。
具體實施例方式本發明的發明人發現由於磷酸在水中會出現三級電離，在反應過程中難免會發生很多副反應，而副反應的發生必然會引入雜質，例如氫氧化鐵，磷酸氫二鋰，磷酸氫亞鐵，磷酸鋰等，這些雜質的引入經證明將大大降低製成的材料的放電效率以及比容量，並且還具有其它不確定性，將導致材料的性能大幅度地降低，並且由於磷酸鐵鋰為親水性物質，採用現有的水熱法製備磷酸鐵鋰會導致其團聚嚴重，團聚在一起的顆粒內部可能存在未反應的物質和雜質；本發明的發明人經過長期的研究發現，採用醇熱法製備磷酸鐵鋰彌補了水熱法的不足，由於磷酸鐵在醇類溶液中不會像在水中一樣出現三級電離，減少了副反應的進行，故而不會出現雜質，並且由於醇類溶液的極性相對於水較小，固體顆粒分散性較好，不會出現團聚現象，所製得的磷酸鐵鋰具有較高的比容量和較好的容量保持率，材料的性能得到大幅度的提升。據此，本發明提供了一種磷酸鐵鋰材料的製備方法，包括下述步驟
步驟I、製備鋰源的醇溶液將磷酸鐵分散於醇類溶液中，得到磷酸鐵的分散液；在本步驟中，將磷酸鐵加入到醇類溶液中，然後用分散機，例如=Fluko分散機強力分散，得到磷酸鐵的分散液，在所述磷酸鐵的分散液中，磷酸鐵的濃度為r5mol/L ;其中，所述磷酸鐵為納米磷酸鐵，粒徑為50-500nm ;在本發明中，採用單一的磷酸鐵代替磷源、鐵源來製備磷酸鐵鋰材料，能夠避免較多副反應的發生，因為原材料的種類越多，中間的副反應可能會增多，對生成最終的磷酸鐵鋰材料不利；而如果採用Fe2(PO4)3,由於Fe/P比小於I，並且溶劑為非水溶劑，不可能形成純相磷酸鐵鋰。所述醇類溶液優選甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、異丙醇中的一種或幾種，更優選無水甲醇、無水乙醇、無水丙醇中的一種或幾種，使得原料的分散效果更好，並且減少副反應的發生。步驟2、製備磷酸鐵的分散液將鋰源分散於醇類溶液中，得到鋰源的醇溶液；在本步驟中，通過將鋰源溶於醇類溶液中，得到鋰源的醇溶液，在所述鋰源的醇溶液中，鋰源的濃度為f5mol/L;所述鋰源選自可溶於醇類溶 液的鋰源中的一種或幾種，優選地，所述鋰源為乙酸鋰和/或硝酸鋰。所述醇類溶液可選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇中的一種或幾種，更優選無水甲醇、無水乙醇、無水丙醇中的一種或幾種，使得原料的分散效果更好，並且減少副反應的發生。本步驟採用的醇類溶液可與步驟I相同也可不同。步驟3、在磷酸鐵的分散液中加入鋰源的醇溶液，然後在還原氣體氣氛下或者加入還原劑進行反應，反應完成後得到磷酸鐵鋰材料。在本步驟中，優選地，先將磷酸鐵的分散液加入反應釜，例如磁力驅動反應釜中，然後將鋰源的醇溶液緩慢地滴加到磷酸鐵的分散液中得到混合液，在這個過程中，控制鋰源的醇溶液的流速為100-1000ml/min，然後按比例加入純水(當採用無水的醇液時)，最後將混合液用醇類溶液定容至5-10L ;例如對於10L容積的反應釜，可稱取納米磷酸鐵，用無水乙醇定容到1-4L，其中，磷酸鐵的濃度為I飛mol/L ;稱取納米乙酸鋰，用無水乙醇定容至1-4L，其中，乙酸鋰的濃度為f 5mol/L然後按比例加入純水,再用醇類溶液定容至5-10L。其中，所述醇類溶液優選甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、異丙醇中的一種或幾種，更優選無水甲醇、無水乙醇、無水丙醇中的一種或幾種，得原料的分散效果更好，並且減少副反應的發生。本步驟採用的醇類溶液可與步驟1、2相同也可不同。隨後立刻通入還原性氣體或惰性氣體(當加入的是還原劑進行反應時)，所述還原性氣體或惰性氣體的流速可為10-100L/h，保證反應釜中所有空氣置換乾淨後，密閉反應釜，升溫至120-220°C，於該溫度下恆溫保持3-12h後，冷卻反應釜，當溫度降至40°C下後打開反應釜，經過後處理，得到磷酸鐵鋰材料。在本發明中，可在混合液中加入抗壞血酸、檸檬酸等本領域常用的還原劑，並且，使反應釜中的保護氣氛為惰性氣體氣氛進行反應，但是優選地，反應在還原性氣體氣氛下進行，所述還原性氣體可選擇CO、H2等還原性氣體中的一種，可同時起到還原劑和保護氣體的作用，在本發明中，優選CO，因為CO溶於醇，並且在反應體系中，氣液擴散比液液擴散速度更快，均勻度更高，而還原劑，例如抗壞血酸只是微溶於乙醇，因而在醇熱法中採用CO作為還原劑可使得材料的整體性能更佳。當體系採用無水醇，例如無水乙醇時，所述純水作為反應物進行添加，其用量使H :P的摩爾比為(0. 5-5):1，水作為一種原材料參與反應製得磷酸鐵鋰，控制純水的量可防止反應由醇熱法轉變為水熱法，並且過量的水會影響最終生成的磷酸鐵鋰材料的性能。所述後處理包括從反應釜中放出懸浮液體，抽濾，得到固體沉澱物；將固體沉澱物先用純水洗滌，抽濾、化漿，然後用無水乙醇洗滌，烘乾後得到磷酸鐵鋰材料，所述後處理用於將反應後的產物與其餘殘留有效地區別開，所述後處理已為本領域技術人員所公知，在此不做贅述。以優選乙酸鋰作為鋰源，CO作為還原劑為例，磷酸鐵鋰材料的反應機理為0. 5H20+FeP04+LiAc+0. 5C0 — LiFeP04+0. 5C02+HAc,通過上述反應製得磷酸鐵鋰材料，所述磷酸鐵鋰材料可作為鋰離子電池的正極活性材料。本領域的技術人員知道，因為磷酸鐵鋰材料的導電性能較差，因而通常需要在磷酸鐵鋰材料的表面包覆一層碳。本發明通過將磷酸鐵鋰材料加入到碳源的醇溶液中，化漿、乾燥至漿料不再流動，然後在惰性氣體保護下進行燒結(燒結的溫度為780±50°C)得到包碳磷酸鐵鋰材料。其中，所述碳源可以選自本領域技術人員公知的能起到導電作用的添加齊U，例如，可以選自苯萘菲三元共聚物、苯菲二元共聚物、苯蒽二元共聚物、聚對苯、可溶性澱粉、聚乙烯醇、蔗糖、葡萄糖、尿素、酚醛樹脂、糠醛樹脂、人造石墨、天然石墨、超導乙炔黑、乙炔黑、炭黑和中間相碳小球中的一種或幾種。進一步地，本發明還提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極和設置於正極、負極之間的隔膜。所述負極包括負極集電體及塗覆於負極集電體上的負極活性材料，所述負極集電體可採用銅箔，所述負極活性材料可採用本領域常見的負極活性材料，例如碳材料。所述負極活性材料通過添加粘結劑、溶劑形成漿料塗覆在負極集電體上，所述粘接劑和溶劑沒有特別的限制，通常是用於鋰離子電池的負極製備的公知粘接劑和溶劑，例如粘結劑 常用CMC (羧甲基纖維素鈉)、溶劑常用SBR( 丁苯橡膠)。所述正極包括基板和附在基板上的正極材料。基板可採用鋁箔或鎳網。正極的製備方法沒有特別的限制，可以是通過拉漿得到。所述正極材料含有正極活性材料、粘接劑，並且還可以含有導電劑。所述鋰離子電池與現有技術的區別在於所述正極活性材料通過本發明的製備方法製備得到，即採用下述步驟製備得到步驟I、將磷酸鐵分散於醇類溶液中，得到磷酸鐵的分散液；步驟2、將鋰源溶解於醇類溶液中，得到鋰源的醇溶液；步驟3、在磷酸鐵的分散液中加入鋰源的醇溶液，然後在還原氣體氣氛下或者加入還原劑進行反應，反應完成後得到磷酸鐵鋰材料，作為本發明的鋰離子電池的正極活性材料。上述鋰離子電池的負極、電解液和隔膜，均可採用本領域技術人員公知的各種負極、電解液和隔膜，本發明沒有特別限制。下面將通過具體實施例對本發明做進一步的具體描述。實施例I
1)、製備鋰源的醇溶液稱取2mol乙酸鋰，用無水乙醇定容到2L，充分攪拌溶解後，得到鋰源的醇溶液，記為A液；
2)、製備磷酸鐵的分散液稱取2mol納米磷酸鐵，用無水乙醇定容至1L，用Fluko高速剪切分散機分散20min,得到磷酸鐵的分散液,記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速為100ml/min,之後加入I. 2mol純水；完畢後用無水乙醇將上述混合液定容至5L ；隨後立刻通入CO氣體，流量控制在100L/h，20min後，密閉反應釜，升溫至180°C，於該溫度下恆溫3h後，冷卻反應釜，當溫度降至40°C以下，打開反應爸，放出懸浮液體，抽濾，得到固體沉澱物；將固體沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾、化漿，然後用無水乙醇洗滌2次，在80°C下烘乾2h，得到磷酸鐵鋰材料，記作Al ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，然後稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於700°C氮氣保護下的輥道爐中燒結8h，記作包碳磷酸鐵鋰材料Cl。實施例2
1)、製備鋰源的醇溶液稱取2mol乙酸鋰，用無水乙醇定容到2L，充分攪拌溶解後，得到鋰源的醇溶液，記為A液；
2)、製備磷酸鐵的分散液稱取2mol納米磷酸鐵與2mol抗壞血 酸，用無水乙醇定容至1L，用Fluko高速剪切分散機分散20min，得到磷酸鐵的分散液，記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速100ml/min,然後加入I. 2mol純水；完畢後用無水乙醇將上述混合液定容至5L ;隨後立刻通入氮氣氣體，流量控制在100L/h，20min後，密閉反應釜，升溫至180°C，於該溫度下恆溫3h後，冷卻反應釜，當溫度降至40°C以下，打開反應釜，放出懸浮液體，抽濾，得固體沉澱物；
將沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾、化漿，然後用無水乙醇洗滌2次，在80°C下烘乾2h,得到磷酸鐵鋰材料，記作A2 ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，然後稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於700°C氮氣保護下的輥道爐中燒結8h，記作包碳磷酸鐵鋰材料C2。實施例3
1)、製備鋰源的醇溶液稱取2mol的乙酸鋰，用無水甲醇定容到2L，充分攪拌溶解後，得到鋰源的醇溶液，記為A液；
2)、製備磷酸鐵的分散液準確稱取2mol納米磷酸鐵，用無水甲醇定容至1L，用Fluko高速剪切分散機分散20min，得到磷酸鐵的分散液，記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速為100ml/min,之後加入I. 2mol純水,完畢後用無水甲醇將上述混合液定容至5L ;隨後立刻通入CO氣體，流量控制在100L/h，20min後，密閉反應釜，升溫至180°C，於該溫度下恆溫3h後，冷卻反應釜，當溫度降至40°C以下，打開反應釜，放出懸浮液體，抽濾，得到固體沉澱物；
將固體沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾、化漿，然後用無水甲醇洗滌2次，在80°C下烘乾2h，得到磷酸鐵鋰材料，記作A3 ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於700°C氮氣保護下的輥道爐中燒結8h，記作包碳磷酸鐵鋰材料C3。實施例4
1)、製備鋰源的醇溶液稱取2mol的硝酸鋰，用無水乙醇定容到1L，充分攪拌溶解後，得到鋰源的醇溶液，記為A液；
2)、製備磷酸鐵的分散液準確稱取2mol納米磷酸鐵，用無水乙醇定容至2L，用Fluko高速剪切分散機分散20min，得到磷酸鐵的分散液，記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速為100ml/min,之後加入Imol純水,完畢後用無水乙醇將上述混合液定容至5L ;隨後立刻通入CO氣體，流量控制在20L/h，20min後，密閉反應釜，升溫至120°C，於該溫度下恆溫Ilh後，冷卻反應釜，當溫度降至40°C以下，打開反應釜，放出懸浮液體，抽濾，得到固體沉澱物；將固體沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾、化漿，然後用無水甲醇洗滌2次，在80°C下烘乾2h，得到磷酸鐵鋰材料，記作A4 ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於700°C氮氣保護下的輥道爐中燒結8h，記作包碳磷酸鐵鋰材料C4。實施例5
1)、製備鋰源的醇溶液稱取2mol的硝酸鋰，用無水丙醇定容到3L，充分攪拌溶解後，得到鋰源的醇溶液，記為A液；
2)、製備磷酸鐵的分散液稱取2mol納米磷酸鐵與2mol抗壞血酸，用無水丙醇定容至2L，用Fluko高速剪切分散機分散20min，得到磷酸鐵的分散液，記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速為500ml/min,之後加入3mol純水,完畢後用無水丙醇將上述混合液定容至8L ;隨後立刻通入氮氣氣體，流量控制在500L/h，20min後，密閉反應釜，升溫至20(TC，於該溫度下恆溫4h後，冷卻反應釜，當溫度降至40°C以下，打開反應釜，放出懸浮液體，抽濾，得到固體沉澱物；將固體沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾、化漿，然後用無水甲醇洗滌2次，在70°C下烘乾3h，得到磷酸鐵鋰材料，記作A5 ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於750°C氮氣保護下的輥道爐中燒結6h，記作包碳磷酸鐵鋰材料C5。對比例I
1)、稱取2mol的乙酸鋰，用純水定容到2L，充分攪拌溶解後記為A液；
2)、稱取2mol納米磷酸鐵與2mol抗壞血酸，用純水定容至1L，用Fluko高速剪切分散機分散20min，記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速100ml/min，完畢後將混合液體用純水定容至5L ;隨後立刻通入氮氣氣體，流量控制在100L/h, 20min後,密閉反應爸,升溫至180 °C,於該溫度下恆溫3h後,冷卻反應爸，當溫度降至40°C以下後打開反應釜，放出懸浮液體，抽濾，得固體沉澱物；將沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾，化漿，然後用無水乙醇洗滌2次。在80°C下烘乾2h，得到磷酸鐵鋰材料，記作BI ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，然後稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於700°C氮氣保護下的輥道爐中燒結8h，記作包碳磷酸鐵鋰材料Dl。對比例21)、稱取6mol無水氫氧化鋰,用純水定容至2L,完全溶解後記為A液；
2)、稱取2mol磷酸、2mol七水合硫酸亞鐵、I.2mol抗壞血酸,用純水定容至2L,充分攪拌溶解後記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速為100ml/min，完畢後將混合液用純水定容至5L ;隨後立刻通入氮氣氣體，流量控制在100L/h, 20min後,密閉反應爸,升溫至180 °C,於該溫度下恆溫3h後,冷卻反應爸，當溫度降至40°C以下，打開反應釜，放出懸浮液體，抽濾，得固體沉澱物；將固體沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾、化漿，然後用無水乙醇洗滌2次。在80°C下烘乾2h，記作B2 ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，然後稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘
稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於700°C氮氣保護下的輥道爐中燒結8h，記作包碳磷酸鐵鋰材料D2。對比例3
1)、稱取2mol乙酸鋰，用無水乙醇定容到2L，充分攪拌溶解後，得到鋰源的醇溶液，記為A液；
2)、稱取2mol醋酸亞鐵,2mol磷酸、I.2mol抗壞血酸,用無水乙醇定容至1L,用Fluko高速剪切分散機分散20min，記為B液；
3)、將B液加入到磁力驅動高壓反應釜中，然後將A液緩慢的加入到B液中，控制A液的流速為100ml/min ;完畢後用無水乙醇將上述混合液定容至5L ;隨後立刻通入氮氣氣體，流量控制在100L/h,20min後,密閉反應爸,升溫至180°C,於該溫度下恆溫3h後,冷卻反應釜，當溫度降至40°C以下，打開反應釜，放出懸浮液體，抽濾，得到固體沉澱物；將固體沉澱物先用5L純水洗滌2次，抽濾、化漿，然後用無水乙醇洗滌2次，在80°C下烘乾2h，得到磷酸鐵鋰材料，記作B3 ；
4)、稱取葡萄糖15g，加入IOOg無水乙醇熱溶解後得到葡萄糖乙醇溶液，然後稱取Al粉末100g，加入到葡萄糖乙醇溶液中，化漿，用Fluko高速剪切分散機攪拌lOmin，並保持粘稠狀態，100度真空乾燥至漿料不再流動，然後於700°C氮氣保護下的輥道爐中燒結8h，記作包碳磷酸鐵鋰材料D3。測試性能
I、測試電池的製備
(1)正極片的製備將實施例1-5製備的包碳磷酸鐵鋰材料C1-C5以及對比例1-3製備的包碳磷酸鐵鋰材料D1-D3分別作為正極活性材料，將正極材料、乙炔黑和PVDF以重量比為100 4 :5溶於N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻後塗敷在鋁箔上，烘烤，溫度為100±5°C，使用壓片機碾壓到一定的厚度，滾切成正極片；
(2)負極片的製備將石墨、乙炔黑和PVDF以重量比為1003 :6溶於N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻後塗敷在銅箔上，烘烤，溫度為100±5°C，使用壓片機碾壓到一定的厚度，滾切成負極片；
(3)將上述正、負極片與聚丙烯隔膜卷繞成方形鋰離子電池電芯，收置於電池殼中並進行焊接，隨後注入I. OmoI/L的LiPF6/EC+EMC+DMC(其中，EC、EMC和DMC質量比為1:1:1)電解液，密封，製成測試電池。
2. I、比容量測試
在室溫下，將測試電池擱置5min，先以0. 8mA恆流充電，截至電壓3. 8V，在3. 8V恆壓充電，截至電流0. 1mA，擱置5min，以0. 8mA恆流放電，限制電壓2. 5V。計算其比容量，結果見表I ;
2.2、循環性能測試
在室溫下，將測試電池先以0. 8mA恆流充電，限制電壓3. 8V，在3. 8V恆壓充電，截至電流0. 1mA，擱置5min，以0.8mA恆流放電。重複500次，計算500次容量保持率，結果見表I。表 I
|3. 0-4. 2V比容量(mAh/g) |500次容量保持率 |放電效率
權利要求
1.ー種磷酸鐵鋰材料的製備方法，其特徵在於，所述製備方法包括下述步驟 步驟I、將磷酸鐵分散於醇類溶液中，得到磷酸鐵的分散液； 步驟2、將鋰源溶解於醇類溶液中，得到鋰源的醇溶液； 步驟3、在磷酸鐵的分散液中加入鋰源的醇溶液，然後在還原氣體氣氛下或者加入還原劑進行反應，反應完成後得到磷酸鐵鋰材料。
2.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，所述鋰源為可溶於醇類溶液的鋰源中的ー種或幾種。
3.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在幹，所述醇類溶液選自甲醇、こ醇、丙醇中的ー種或幾種。
4.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，所述鋰源、磷酸鐵的用量使LiFe P的摩爾比為(0. 95-1. 05) 1 :1。
5.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，在步驟3中，所述反應的條件為在密閉的反應釜中進行，升溫至120-220°C，保溫3-12小時。
6.根據權利要求I或5所述的製備方法，其特徵在於，在步驟3中，控制在磷酸鐵的分散液中加入鋰源的醇溶液的流速為100-1000ml/min。
7.根據權利要求I或5所述的製備方法，其特徵在於，在步驟3中，在加入鋰源的醇溶液之後，按比例加入純水，然後加入醇類溶液至5-10L。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述純水的用量使H:P的摩爾比為(0.5-5) :1。
9.根據權利要求I或5所述的製備方法，其特徵在於，步驟3在還原氣體氣氛下進行，通入的還原氣體為CO，流速為10-100L/h。
10.ー種鋰離子電池，包括正極、負極和設置於正極、負極之間的隔膜，所述正極包括正極集電體及塗覆於正極集電體上的正極活性材料，其特徵在於，所述正極活性材料採用如權利要求1-9任意一項所述的製備方法製備得到。
全文摘要
本發明提供了一種磷酸鐵鋰材料的製備方法，包括下述步驟步驟1、將磷酸鐵分散於醇類溶液中，得到磷酸鐵的分散液；步驟2、將鋰源溶解於醇類溶液中，得到鋰源的醇溶液；步驟3、在磷酸鐵的分散液中加入鋰源的醇溶液，然後在還原氣體氣氛下或者加入還原劑進行反應，反應完成後得到磷酸鐵鋰材料。本發明還提供了一種鋰離子電池。採用本發明的製備方法得到的磷酸鐵鋰材料顆粒較小，採用所述磷酸鐵鋰材料的鋰離子電池的比容量較高、並且容量保持率較好。
文檔編號C01B25/45GK102795611SQ201110138709
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者李陽 申請人:比亞迪股份有限公司