一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法

文档序号:1854606阅读:298来源:国知局
专利名称:一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法
一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种电池材料,具体涉及一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法,属于新能源材料技术领域。
背景技术
磷酸铁锂电池作为新能源汽车电池、工具电池的核心部件在这些行业中起着关键的作用。磷酸铁锂电池以其高容量、环保、安全、大倍率的特点,在各个类别的电池应用领域中取得了绝大多数的市场,同时由于该款材料所对应的电池具有大功率特点、以及在动态环境下的高安全性,使得该类电池在电动交通工具、储能电站、大功率电动工具、移动储能等领域取得了长足发展,并且得到了政府的支持,用以取代原有的高污染、低性能电池体系。在这些新能源的发展领域中,新能源材料磷酸铁锂的发展技术,决定了该体系电池的最 终特点,该款材料的进步是对应电池体系进步的基础。然而,现有技术的磷酸铁锂材料制造成成品电池后,由于材料的部分原因,导致电池在储存过程中存在自放电比较大的缺陷,导致成组后的电芯性能不能充分发挥,间接的提高了电池的使用成本、及维护成本。同时,现有材料所对应的电池倍率性能也限制了材料性能的充分发挥。因此,为解决上述技术问题,确有必要提供一种新颖的高性能磷酸铁锂材料及其合成方法,以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种具有低自放电率、高能量密度,高振实密度的高性能磷酸铁锂材料。本发明的另一目的在于提供上述高性能磷酸铁锂材料的合成方法。为实现上述第一目的,本发明采取的技术方案为一种高性能磷酸铁锂材料,其由磷酸二氢锂以及氧化铁组成,按摩尔比计算,所述磷酸二氢锂氧化铁=2. 0-2. 04 I。本发明的高性能磷酸铁锂材料进一步为所述磷酸二氢锂氧化铁=2 I。为实现上述第二目的,本发明采取的技术方案为一种高性能磷酸铁锂材料的合成方法,其包括如下步骤I),采用磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭、去离子水为原料进行混合;2),将步骤I)的混合料按照球料比O. 8进行球磨;3),将以上球磨完毕的浆料进行球料分离,将分离后的浆料脱水并烘干;4),材料的合成过程,此过程分两个阶段完成第一阶段将烘干的材料入煅烧炉中进行煅烧,煅烧升温速度控制在15_20°C /MIN的升温速度,将炉温升至350±20°C,连续烧结540MIN,烧结过程在氮气气氛下进行;第一阶段煅烧结束后,将煅烧材料冷却到室温进行破碎至亚微米级;第二阶段将破碎后的材料入煅烧炉进行二次烧结,煅烧升温速度控制在15-20°C /MIN,将炉温升至750±20°C,连续烧结1800MIN,烧结过程在氮气气氛下进行,第二阶段煅烧结束后,将煅烧材料冷却到室温进行破碎,破碎后的材料即为高性能磷酸铁锂材料。本发明的高性能磷酸铁锂材料的合成方法进一步为步骤I)中的磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭和去离子水的重量比为100 50 8;120。本发明的高性能磷酸铁锂材料的合成方法进一步为所述步骤2)的球磨过程分三个阶段完成;第一阶段,球磨速度15-20R/MIN,磨料30MIN ;第二阶段,球磨速度45-60R/MIN,磨料360MIN ;第三阶段,球磨速度5-8R/MIN,磨料60MIN。本发明的高性能磷酸铁锂材料的合成方法还可为所述步骤3)的烘干温度85°C连续烘干240MIN。与现有技术相比,本发明具有如下有益效果本发明的高性能磷酸铁锂材料具有具体实施方式本发明为一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法,其由磷酸二氢锂以及氧化铁组成,按摩尔比计算,所述磷酸二氢锂氧化铁=2.0-2.04 1,具体的说,所述磷酸二氢锂氧化铁=2:1。本发明的高性能磷酸铁锂材料具有规则、完整的形态、低的杂质含量、低的自放电率、高的容量、制作的电芯具有高的倍率,是一款较以往的磷酸铁锂材料更优异的材料,其在测试过程中,满电态自放电率为I. 5%。每年,容量165-168mah/g,采用该材料制做的电芯,测试倍率达30C,循环过程中前1000次衰减< 2%本发明的高性能磷酸铁锂材料可采用如下合成方法制得I),采用磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭、去离子水为原料进行混合;所述磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭和去离子水的重量比为100 50 8 ;120 ;2),将步骤I)的混合料按照球料比O. 8进行球磨;所述球磨过程分三个阶段完成;第一阶段,球磨速度15-20R/MIN,磨料30MIN ;第二阶段,球磨速度45-60R/MIN,磨料360MIN ;第三阶段,球磨速度5-8R/MIN,磨料60MIN ;3),将以上球磨完毕的浆料进行球料分离,将分离后的浆料脱水并烘干;其中,烘干温度85 °C,连续烘干240MIN ;4),材料的合成过程,此过程分两个阶段完成第一阶段将烘干的材料入煅烧炉中进行煅烧,煅烧升温速度控制在15_20°C /MIN的升温速度,将炉温升至350±20°C,连续烧结540MIN,烧结过程在氮气气氛下进行;第一阶段煅烧结束后,将煅烧材料冷却到室温进行破碎至亚微米级;第二阶段将破碎后的材料入煅烧炉进行二次烧结,煅烧升温速度控制在15-20°C /MIN,将炉温升至750±20°C,连续烧结1800MIN,烧结过程在氮气气氛下进行,第二阶段煅烧结束后,将煅烧材料冷却到室温进行破碎,破碎后的材料即为高性能磷酸铁锂材料。以上的具体实施方式
仅为本创作的较佳实施例,并不用以限制本创作,凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本创作的保护范围之内。
权利要求
1.一种高性能磷酸铁锂材料,其特征在于其由磷酸二氢锂以及氧化铁组成,按摩尔比计算,所述磷酸二氢锂氧化铁=2. 0-2. 04 I0
2.如权利要求I所述的高性能磷酸铁锂材料,其特征在于所述磷酸二氢锂氧化铁= 2:1。
3.如权利要求I所述的高性能磷酸铁锂材料的合成方法,其特征在于包括如下步骤 1),采用磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭、去离子水为原料进行混合; 2),将步骤I)的混合料按照球料比O.8进行球磨; 3),将以上球磨完毕的浆料进行球料分离,将分离后的浆料脱水并烘干; 4),材料的合成过程,此过程分两个阶段完成 第一阶段将烘干的材料入煅烧炉中进行煅烧,煅烧升温速度控制在15_20°C /MIN的升温速度,将炉温升至350±20°C,连续烧结540MIN,烧结过程在氮气气氛下进行;第一阶段煅烧结束后,将煅烧材料冷却到室温进行破碎至亚微米级; 第二阶段将破碎后的材料入煅烧炉进行二次烧结,煅烧升温速度控制在15-20°C /MIN,将炉温升至750±20°C,连续烧结1800MIN,烧结过程在氮气气氛下进行,第二阶段煅烧结束后,将煅烧材料冷却到室温进行破碎,破碎后的材料即为高性能磷酸铁锂材料。
4.如权利要求3所述的高性能磷酸铁锂材料的合成方法,其特征在于所述步骤I)中的磷酸二氢锂、氧化铁、活性炭和去离子水的重量比为100 50 8;120。
5.如权利要求3所述的高性能磷酸铁锂材料的合成方法,其特征在于所述步骤2)的球磨过程分三个阶段完成;第一阶段,球磨速度15-20R/MIN,磨料30MIN ;第二阶段,球磨速度45-60R/MIN,磨料360MIN ;第三阶段,球磨速度5-8R/MIN,磨料60MIN。
6.如权利要求4所述的高性能磷酸铁锂材料的合成方法,其特征在于所述步骤3)的烘干温度85 °C连续烘干240MIN。
全文摘要
本发明涉及一种高性能磷酸铁锂材料及其合成方法,其由磷酸二氢锂以及氧化铁组成,按摩尔比计算,所述磷酸二氢锂∶氧化铁=2.0-2.04∶1,其合成步骤包括混合、球磨、分离、烘干、煅烧以及破碎。本发明的高性能磷酸铁锂材料具有低的自放电率、高的能量密度,高的振实密度等诸多优点,且其制造过程简单,易于工业化。
文档编号C04B35/622GK102731082SQ201210236510
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者李永康, 田京辉 申请人:李永康
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