本发明涉及锂电池材料制备,具体公开一种高性能磷酸铁锂正极材料及其制备方法。
背景技术:
随着世界石油资源的逐渐消耗,锂离子电池的研究与发展越来越受到人们的重视,锂离子电池的性能主要取决于其正、负极材料,磷酸铁锂是一种锂离子电池的正极材料,其安全性能与循环寿命都是其他电池材料无法比拟的,满足了电动车频繁充放电的需要,而且以磷酸铁锂为正极材料的大容量锂离子电池更易串联使用,可为电动车提供更高的动力。另外,磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜、寿命长等优点,是锂离子电池的理想正极材料。但是,磷酸铁锂电子导电率低,离子扩散慢,所以磷酸铁锂材料必须通过炭包覆与纳米化才能提升材料的性能。
申请号为20101029722.6的中国专利公开了一种磷酸铁锂材料的制备方法,通过共沉淀法得到纳米级的磷酸铁锂颗粒,再通过喷雾干燥烧结得到锂离子电池正极材料,但是该方法形成的纳米级磷酸铁锂材料成分分布不均匀,粒径分布差,且需经过多次洗涤脱水干燥,耗能很大。
技术实现要素:
本发明的目的在于:为解决以上问题提供一种分布反应,耗能较低,产品粒径分布好,高性价比的磷酸铁锂正极材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案是这样的:
一种高性能磷酸铁锂正极材料的制备方法,具体步骤如下:
(1)浆料制备:将铁盐、磷盐加入碱溶液中,加热反应,得到磷铁化合物浆料;
(2)湿法球磨:在浆料中加入掺杂改性剂、碳源和锂盐,湿法球磨至粒度为50-150nm,得到粉体;
(3)高温烧结:将粉体在惰性气氛下烧结,从室温升温至600~700℃,并保持3小时,冷却后得到磷酸铁锂正极材料。
进一步地,所述锂盐为氢氧化锂、碳酸锂或氟化锂。
进一步地,掺杂改性剂为氧化镁,碳源为10%聚乙二醇。
进一步地,所述惰性气氛为氮气或者氩气气氛。
进一步地,所述升温的速率为5℃/min。
综上所述,由于采用上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明通过分步反应的方式制备磷酸铁锂正极材料,制备工艺简单,耗能较低,所得磷酸铁锂正极材料粒径较小,并且分布均匀,碳包覆效果好,压实密度高,克容量高,用该材料制备得到的锂离子电池性能较好,具有高性价比,是一种适于实际生产应用的磷酸铁锂正极材料。
具体实施方式
实施例1
一种高性能磷酸铁锂正极材料的制备方法,具体步骤如下:
(1)浆料制备:将铁盐、磷盐加入碱溶液中,加热反应,得到磷铁化合物浆料;
(2)湿法球磨:在浆料中加入掺杂氢氧化锂、氧化镁和10%聚乙二醇,湿法球磨至粒度为50-150nm,得到粉体;
(3)高温烧结:将粉体在氮气气氛下烧结,从室温升温至650℃,升温的速率为5℃/min,并保持3小时,冷却后得到磷酸铁锂正极材料。
实施例2
一种高性能磷酸铁锂正极材料的制备方法,具体步骤如下:
(1)浆料制备:将铁盐、磷盐加入碱溶液中,加热反应,得到磷铁化合物浆料;
(2)湿法球磨:在浆料中加入碳酸锂、氧化镁和10%聚乙二醇,湿法球磨至粒度为50-150nm,得到粉体;
(3)高温烧结:将粉体在氩气气氛下烧结,从室温升温至600℃,升温的速率为5℃/min,并保持3小时,冷却后得到磷酸铁锂正极材料。