一种具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法。
【背景技术】
[0002]磷酸铁锂是当前锂离子电池领域中正极材料的主流材料之一，但其自身的两大缺点限制了其应用发展:导电性差、振实低。其中导电性差的问题通过包碳以及掺杂等方法已经得到了较为明显的解决，但振实低的问题一直没有很好的解决办法。磷酸铁锂的真实密度在3.4，但实际工业成品的振实最高能达到1.2左右。使得磷酸铁锂的体积能量密度不占优势，电池体积庞大，不利于其在动力能源领域的发展。
[0003]目前磷酸铁锂的工业化生产以固相法为主，一般流程为:前驱体湿法混合，干燥，预烧，二次混合，干燥，烧结，粉碎；或者，前驱体湿法混合，干燥，烧结，粉碎。其中，碳源，如有机碳、无机碳等一般在前驱体混料或者二次混料阶段加入，这样在预烧或者烧结时碳会包覆在磷酸铁锂的表面。但是，碳源的生成温度一般在300-500°C，而磷酸铁锂的烧结温度一般在600-850°C。因此这就出现了一个问题:碳层在磷酸铁锂烧结前就已经包覆，从而导致磷酸铁锂不能形成致密的烧结体，得到的产品较为蓬松，振实密度不高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0006]一种具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤:
[0007]S1、以磷酸铁锂现有固相法制备为基础，在前驱体混料阶段减少或者不加碳源；
[0008]S2、在烧结阶段的高温区，前段以氮气气氛或者弱还原性气氛保护；
[0009]S3、在烧结阶段的高温区，后段以CVD法沉积包碳，从而得到高振实密度的磷酸铁锂。
[0010]优选的，所述的固相法是指磷酸铁锂制备的草酸亚铁工艺路线磷酸铁工艺路线、铁红工艺路线中的一种。
[0011]优选的，所述前驱体混料阶段是指一次混料阶段，或者一次混料阶段和二次混料阶段。
[0012]优选的，所述的烧结阶段的高温区是指600°C?900°C，高温度烧结时间5h?30h。
[0013]优选的，所述的高温区的前段是指烧结Oh?20h，经过高温区后产品的碳含量为
O ?3%oo
[0014]优选的，所述的高温区的后段是指经过前段后再烧结Ih?20h，最终产品碳含量为I?5% ο
[0015]本发明的有益效果:
[0016]1、在烧结过程中几乎没有焦油等有害物质产生。
[0017]2、磷酸铁锂烧结致密，具有高的振实密度。
[0018]3、磷酸铁锂具有均匀的碳包覆层。
[0019]4、该方法操作简单，易实现。
【具体实施方式】
[0020]本发明公开的一种具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤:
[0021]S1、以磷酸铁锂现有固相法制备为基础，在前驱体混料阶段减少或者不加碳源；
[0022]S2、在烧结阶段的高温区，前段以氮气气氛或者弱还原性气氛保护；
[0023]S3、在烧结阶段的高温区，后段以CVD法沉积包碳，从而得到高振实密度的磷酸铁锂。
[0024]根据本发明，步骤SI中的固相法是指磷酸铁锂制备的草酸亚铁工艺路线磷酸铁工艺路线、铁红工艺路线中的一种，步骤Si中前驱体混料阶段是指一次混料阶段，或者一次混料阶段和二次混料阶段，步骤S2和步骤S3中烧结阶段的高温区是指600°C?900°C，高温度烧结时间5h?30h，步骤S2中前段是指烧结Oh?20h，经过高温区后产品的碳含量为O?3%，步骤S3中后段是指经过前段后再烧结Ih?20h，最终产品碳含量为I?5%。
[0025]发明人发现，在前驱体混料阶段减少或者不加碳源，在烧结阶段的高温区，前段以氮气气氛或者弱还原性气氛保护为主，在烧结过程中几乎没有焦油等有害物质产生。
[0026]以下通过实施例对本发明进行进一步说明。
[0027]实施例1
[0028]草酸亚铁工艺路线制备磷酸铁锂。在前驱体混料阶段不加入碳源(蔗糖)，经过预烧，在二次混料阶段不加入碳源(蔗糖)。在烧结的高温区780°C烧结20小时的时候，前15个小时通入氮气保护，防止磷酸铁锂氧化，同时磷酸铁锂在该段时间烧结致密，碳含量为O。在后5个小时进行CVD碳沉积，从而得到均匀的碳包覆磷酸铁锂材料，碳含量为2%。
[0029]实施例2
[0030]磷酸铁工艺路线制备磷酸铁锂。在前驱体混料阶段不加入碳源(葡萄糖)，经过喷雾干燥，在烧结的高温区700°C烧结10小时的时候，前7个小时通入氮气保护，防止磷酸铁锂氧化，同时磷酸铁锂在该段时间烧结致密，碳含量为O。在后3个小时进行CVD碳沉积，从而得到均匀的碳包覆磷酸铁锂材料，碳含量为1.5%。
[0031]实施例3
[0032]铁红工艺路线制备磷酸铁锂。在前驱体混料阶段不加入碳源(酚醛树脂)，经过喷雾干燥，在烧结的高温区800°C烧结15小时的时候，前5个小时通入氮气保护，防止磷酸铁锂氧化，同时磷酸铁锂在该段时间烧结致密，碳含量为O。在后10个小时进行CVD碳沉积，从而得到均匀的碳包覆磷酸铁锂材料，碳含量为3 %。
[0033]实施例4
[0034]磷酸铁工艺路线制备磷酸铁锂。在前驱体混料阶段加入少量碳源(葡萄糖)，经过喷雾干燥，在烧结的高温区700°C烧结10小时的时候，前7个小时通入氮气保护，防止磷酸铁锂氧化，同时磷酸铁锂在该段时间烧结致密，碳含量为0.5%。在后3个小时进行CVD碳沉积，从而得到均匀的碳包覆磷酸铁锂材料，碳含量为1.5%。
[0035]以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、以磷酸铁锂现有固相法制备为基础，在前驱体混料阶段减少或者不加碳源； 52、在烧结阶段的高温区，前段以氮气气氛或者弱还原性气氛保护； 53、在烧结阶段的高温区，后段以CVD法沉积包碳，从而得到高振实密度的磷酸铁锂。2.根据权利要求1所述的具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述的固相法是指磷酸铁锂制备的草酸亚铁工艺路线磷酸铁工艺路线、铁红工艺路线中的一种。3.根据权利要求1所述的具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述前驱体混料阶段是指一次混料阶段，或者一次混料阶段和二次混料阶段。4.根据权利要求1所述的具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述的烧结阶段的高温区是指600°C?900°C，高温度烧结时间5h?30h。5.根据权利要求1所述的具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述的高温区的前段是指烧结Oh?20h，经过高温区后产品的碳含量为O?3%。6.根据权利要求1所述的具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述的高温区的后段是指经过前段后再烧结Ih?20h，最终产品碳含量为I?5%。
【专利摘要】本发明公开一种具有高振实密度的磷酸铁锂的制备方法，其特点为：以磷酸铁锂现有固相法制备为基础，在前驱体混料阶段减少或者不加碳源，以防止包碳导致磷酸铁锂晶粒烧结不致密，在烧结阶段的高温区，前段以氮气气氛或者弱还原性气氛保护为主，后段以CVD法沉积包碳，从而得到高振实密度的磷酸铁锂。该方法先烧结致密后再进行均匀的碳沉积，从而得到高振实密度、均匀碳包覆的高性能磷酸铁锂。该方法在现有产业化基础上改进，易实现。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/1397, H01M4/58
【公开号】CN104953094
【申请号】CN201510353153
【发明人】马元
【申请人】合肥国轩高科动力能源股份公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月24日