一种锂离子电池正极材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体为一种锂离子电池正极材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]1997年，随着Padhi等人发现橄榄石结构的LiMPO4(M = Fe，Mn，Co，Ni)具有优良的电化学性能后，电池界引起了一场巨大的轰动。磷酸亚铁锂(LiFePO4)原料来源广泛，成本低，无环境污染，材料结构十分稳定，广泛应用于动力电池的正极材料。
[0003]目前产业化制备磷酸铁锂主要还是采用湿法混料结合高温固相烧结法、液相法。高温固相法需要高强度和高能耗的机械研磨，以及和高能耗的料浆干燥设备，投资巨大，且生产周期较长，加工成本高。液相法主要包括水热法、溶胶凝胶法、共沉淀法等，由于影响液相法的控制因素较多，重复性相对较差，在大规模生产过程中稳定性欠佳，成本高昂。
[0004]申请号为2012104033999的中国专利文献公开了一种工业化生产磷酸铁锂正极材料的方法，该方法采用三价铁源、锂源和碳源在混料机混料后，通过气流磨控制混合物的粒度，然后进行低温度烧结和一次包碳，并通过与碳源混合进行二次包覆的方法获得性能优异的磷酸铁锂正极材料，IC容量达到125?140mAh/g。该方法在工业生产过程中省去了溶剂引入的过程，一定程度上提高了生产经济性，但是该工艺的混料时间仍然较长，采用碳源与原材料干法混合，并进行二次包碳，碳包覆的均匀性与液相相比还是有一定的差距，其成本和性能仍然有非常大的改善和提升空间。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术的不足，本发明提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，简化制备步骤，提高生产效率，降低生产成本，获得更加优异的锂电池正极材料。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:
[0007]—种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤:
[0008]I)将锂源、铁源、磷源称量后转入到混合设备中充分混合，持续混料时间为5?60mino
[0009]2)将粘结剂充分溶解在溶剂中；
[0010]3)将步骤I)所得物料搅拌混合，通过雾化装置将步骤2)所得溶液喷洒到正在搅拌的物料中，实现二者均匀混合，再进行切割成型；
[0011]4)将步骤3)所得物料于惰性气氛下的烧结炉上进行烧结，烧结温度为600?900°C，烧结时间为I?15h。
[0012]进一步地，所述铁源为三氧化二铁、草酸亚铁、柠檬酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、磷酸铁中的一种或几种；所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、磷酸二氢锂中的一种或几种；所述磷源为磷酸铁、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢锂、磷酸中的一种或几种。
[0013]进一步地，所述磷酸铁的晶型为单斜晶型、六方晶型、三方晶系、无定型态、正交晶系中的一种或几种；
[0014]进一步地，所述步骤I)中锂、铁、磷元素(Li/Fe/P)的摩尔比为(I?1.2): (I?1.1): (I ?1.1) ο
[0015]进一步地，所述步骤2)中粘结剂质量为溶剂质量的5%?25%。
[0016]进一步地，所述步骤I)中转入到混合设备中的物质还包括添加剂和/或粘结剂。
[0017]进一步地，所述步骤2)中溶入到溶剂中的物质还包括添加剂。
[0018]进一步地，所述添加剂为乙酸镁、乙酸锰、乙酸镍、乙酸钴、钛酸四丁酯、七水合钼酸铵、氧化镁、二氧化钛、三氧化钼中的一种或几种。
[0019]进一步地，所述粘结剂为葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙二醇、柠檬酸、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、酚醛树脂、草酸、乙酸、月桂酸中的一种或几种。
[0020]进一步地，所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种，其质量占原材料质量的15%?50%，该原材料为锂源、铁源、磷源、添加剂和粘结剂的总和。
[0021]该制备工艺的原理是，通过混合设备(如V型混料机、超级混合机、三维混料机、V型混合加湿机等)将锂源、铁源、磷源进行充分混合均匀，必要时可混入添加剂或粘结剂，然后将混合物加入到物料锅，在搅拌桨的作用下进行上下翻滚的旋转运动，同时物料又被搅拌桨的离心力作用沿容器壁方向作运动变化，形成半流动的高效混和状态，物料被碰撞分散达到进一步的混和均匀，然后通过雾化装置向粉料注入已经溶解完的粘结剂溶液，使粉料逐渐湿润，物料性状发生变化，加强了桨叶和筒壁对物料的挤压、摩擦、捏合，在粘合剂的作用下，逐步生成液桥，物料逐步转变为疏松的软材，最后通过切割刀的控制，形成具有一定宏观尺寸和形貌的粉体。将该粉体置于惰性气氛(如氮气、氩气、氢气等)下的烧结炉在一定温度下进行烧结，烧结一段时间后制得电池正极材料。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0023]1.与湿法研磨相比，该混合工艺的优选降低了昂贵研磨设备的成本和研磨过程中的尚能耗；
[0024]2.通过混料机的优选，提高了原材料间的均匀性，缩短了混料时间，提高了原材料的混合效率；
[0025]3.与两次干法混合包碳相比，采用湿法溶解粘结剂，液态粘结剂溶液能够更均匀地分布在原材料之间，反应更加充分，碳包覆的均匀性更好，并且有效地缩短了包碳步骤，降低了生产成本；
[0026]4.与干法混合工艺相比，溶剂的引入能够排除原材料之间的空隙，原材料之间的反应距离大大地缩短，反应更加充分；另外，制粒过程能够提升烧结过程的装祸量，而且使得颗粒更加均匀，保持较高的一致性，同步提高产品的产能和质量。
【附图说明】
[0027]图1为本发明采用实施例1制备的锂离子电池正极材料的XRD图。
[0028]图2为本发明采用实施例1制备的锂离子电池正极材料的SEM图。
[0029]图3A、图3B为本发明采用实施例1制备的锂离子电池正极材料的电化学性能图。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
[0031]实施例1
[0032]称量1551g单斜晶型的磷酸铁、394g碳酸锂、32g 二氧化钛、10g淀粉，将其倒入到1L的超级混合机中，开启电源，混料30min，卸料备用；将85g葡萄糖溶解于648g去离子水中，充分溶解均匀，备用；将超级混合机的混合物料转移至湿法造粒机中，开启搅拌，用蠕动栗将含有葡萄糖的水溶液打入到雾化装置中，经过雾化装置与混合物料进行混合，将混合均匀后的物料通过制粒机的切割刀切割成米粒状，将米粒状物料在氮气气氛的烧结炉烧结，烧结温度730°C，烧结时间为4h，得到磷酸铁锂正极材料，记为样品A ;
[0033]为了对比本发明提供的制备方法的