磷酸铁锂材料的制备方法及磷酸铁锂材料与流程

本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种磷酸铁锂材料的制备方法及磷酸铁锂材料。

背景技术：

1、磷酸铁锂(lifepo4)作为锂离子电池正极材料之一,因其具有相对较高的理论容量(170mah/g)、平稳的充放电电压平台使有机电解质在电池的应用中更为安全。磷酸铁锂材料具有高安全性、较好的电极反应可逆性、热稳定性、环境友好等优点,成为可充电锂离子电池正极材料的研究热点之一。特别是近两年随着电动汽车的快速发展，客户对快充的要求越来越高，已有厂家要求15min内充电至80％soc，且又要保证能量密度。所以开发高倍率、高能量密度型锂离子电池迫在眉睫,而开发正极材料的高倍率型、高压实型又是关键步骤。

2、作为锂离子电池正极材料之一的磷酸铁锂是一种具有橄榄石结构的电池材料,虽有以上优点，但其本征电导率低、离子扩散系数小,使得其低温性能、高倍率性能较差，从而限制了高倍率条件下锂电池的使用。

3、目前制备磷酸铁锂的方法有多种，例如，共沉淀法，有报道具体是利用共沉淀法合成fepo4后,再与li(ch3coo)、维他命c混合,在600℃下煅烧，得到纯相、单一的lifepo4/c材料，材料平均粒径约为150nm，0.1c放电比容量达到159mah·g-1。但采用共沉淀法要求不同原料具有相似的水解或沉淀条件。因为限制原材料的选取种类，并不适用工业化生产lifepo4。

4、目前市场上主流生产工艺主要是高温固相法和液相法，液相法具有生产技术壁垒高，成本高的缺点，而对于固相法来说，由于相同颗粒以及不同颗粒之间团聚的原因，会造成成品材料的不同颗粒间存在着掺杂元素浓度、碳包覆层的厚度等存在浓度梯度的缺点。

技术实现思路

1、本申请提供了一种磷酸铁锂材料的制备方法及磷酸铁锂材料，得到了高倍率磷酸铁锂材料。

2、具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

3、本申请的一方面，提供了一种磷酸铁锂材料的制备方法，所述磷酸铁锂材料由掺杂金属元素的磷酸铁锂本体和包覆在磷酸铁锂颗粒表面的碳层组成，包括：

4、s1、将锂源、磷酸铁、碳源、表面活性剂以及溶剂进行混合得到混合液a；

5、s2、将掺杂剂、表面活性剂以及溶剂进行混合得到混合液b；

6、s3、将所述混合液a和所述混合液b混合分散均匀得到混合液c；

7、s4、将所述混合液c进行至少包括干燥造粒、烧结工序后得到磷酸铁锂材料。

8、可选的，在步骤s1中，先将所述锂源、所述磷酸铁、所述碳源以及所述溶剂搅拌预混得到混合液a1，再将所述表面活性剂加入所述混合液a1得到所述混合液a；和/或

9、在步骤s2中，先将所述掺杂剂与所述溶剂搅拌预混得到混合液b1，再将所述表面活性剂加入所述混合液b1得到所述混合液b。

10、可选的，在步骤s3中，分别对混合液a和混合液b进行研磨，再将研磨后的混合液a和混合液b混合得到混合液c。

11、可选的，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，包含聚乙二醇、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚或烷基醇酰胺中的至少一种。

12、可选的，所述掺杂剂包含tio2、vo2、zro2和wo3中的至少一种。

13、可选的，所述锂源、磷酸铁与所述掺杂剂中所含元素的化学计量比满足，li：fe：p：ti：v：zr：w＝1～1.06：0.98～1：1：0.01～0.5：0.01～0.5：0.01～0.5：0.01～0.5。

14、可选的，所述碳源为有机碳源，所述碳源包括至少一种有机碳源。

15、可选的，所述碳源包含葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、柠檬酸中的至少一种。

16、可选的，在步骤s4中，烧结工序的烧结温度为650～750℃,烧结时间18-24h。

17、可选的，研磨后的混合液a和混合液b粒径控制d50为100～500nm。

18、本申请的另一方面，提供了一种磷酸铁锂材料，利用上述的磷酸铁锂材料的制备方法制得。

19、本申请提供的一种磷酸铁锂材料的制备方法及磷酸铁锂材料，由于不同类的物质表面能差异较大，不同类的物质吸附表面活性剂的能力也不同，会使得表面活性剂在不同类的表面吸附的不均匀，吸附表面活性剂不足的原料颗粒在造粒的过程中会产生团聚。例如掺杂剂是微量的，单独将掺杂剂与表面活性剂混合，保证掺杂剂吸附的表面活性剂的量。分别混合可以使表面活性剂均匀的包覆在不同类的物质上，减少不同颗粒间由于表面能不同对表面活性剂吸附能力不同，造成的表面活性剂吸附不均匀，减少团聚的效果更好，从而使得造粒得到的颗粒中不同原料的分散更均匀，所制备的磷酸铁锂材料具有完整的晶体结构,无杂质峰,并且具有良好的放电容量和循环性能，得到高倍率的磷酸铁锂材料。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂材料的制备方法，所述磷酸铁锂材料由掺杂金属元素的磷酸铁锂本体和包覆在磷酸铁锂颗粒表面的碳层组成，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，先将所述锂源、所述磷酸铁、所述碳源以及所述溶剂搅拌预混得到混合液a1，再将所述表面活性剂加入所述混合液a1得到所述混合液a；和/或

3.如权利要求1所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，分别对混合液a和混合液b进行研磨，再将研磨后的混合液a和混合液b混合得到混合液c。

4.如权利要求1至3任一项所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，包含聚乙二醇、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚或烷基醇酰胺中的至少一种。

5.如权利要求1至3任一项所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂包含tio2、vo2、zro2和wo3中的至少一种。

6.如权利要求5所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述锂源、磷酸铁与所述掺杂剂中所含元素的化学计量比满足，li：fe：p：ti：v：zr：w＝1～1.06：0.98～1：1：0.01～0.5：0.01～0.5：0.01～0.5：0.01～0.5。

7.如权利要求1至3任一项所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为有机碳源，所述碳源包括至少一种有机碳源。

8.如权利要求7所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述碳源包含葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、柠檬酸中的至少一种。

9.如权利要求1所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，烧结工序的烧结温度为650～750℃,烧结时间18-24h。

10.如权利要求3所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，研磨后的混合液a和混合液b粒径控制d50为100～500nm。

11.一种磷酸铁锂材料，其特征在于，利用权利要求1至10任一项所述的磷酸铁锂材料的制备方法制得。

技术总结
本申请提供一种磷酸铁锂材料的制备方法及磷酸铁锂材料。磷酸铁锂材料由掺杂金属元素的磷酸铁锂本体和包覆在磷酸铁锂颗粒表面的碳层组成，包括：S1、将锂源、磷酸铁、碳源、溶剂以及表面活性剂进行混合得到混合液A；S2、将掺杂剂、溶剂以及表面活性剂进行混合得到混合液B；S3、将所述混合液A和所述混合液B混合得到混合液C；S4、将所述混合液C进行至少包括研磨、干燥造粒、烧结工序后得到磷酸铁锂材料。本申请的方案得到了高倍率磷酸铁锂材料。

技术研发人员：高天常,潘福中
受保护的技术使用者：浙江极氪智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16