专利名称：纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池用纳米晶微米球形颗粒高振实密度磷酸铁锂材料制 备方法，属于锂离子电池材料制备技术领域。
背景技术：
磷酸铁锂由于安全性能好、环保、使用寿命长，是最具有前景的锂离子电池的正极 材料。磷酸铁锂材料的离子和电子导电性能较差，所以通过半湿法，低温分解、反应减小磷 酸铁锂的颗粒尺寸和包碳，制备出纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂材料。这样就能大大 提高磷酸铁锂电池材料的电化学性能和高倍率放电。目前，磷酸铁锂的制备方法有液相法、 固相反应法等。固相反应法，由于方法简单，原料及生产成本低，是磷酸铁锂正极材料的主 要制备方法之一。但是，固相反应法制备的磷酸铁锂，需要在惰性气氛中才能制备出性能良 好的材料。本发明采取的半湿法，是将磷酸与反应原料I^eC2O4 · H2O, Li2CO3在水介质中球 磨，使各种原料均勻混合，在较低的稳定下(300°C )分解和反应，通过喷雾干燥进行球形颗 粒造粒，650 750°C进一部反应和致密化，制备出纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂材料
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种价格低廉、利于环保、性能优 良的锂离子电池用纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂正极材料。本发明提出的锂离子电池用的纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂正极材料， 该材料以I^eC2O4 · H2O, Li2CO3^ H3PO4、和葡萄糖为原料，其特征在于，所述材料的配方为 FeC2O4 · H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 :1、其比例为实际摩尔数。本发明的另一目的是提供一种工艺简单、低成本，制备的粉料具有高容量、高导电 率、球形颗粒、高振实密度锂离子电池用纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂材料的制备方 法。一种锂离子电池用的纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其 特征在于，该方法依次按如下步骤进行(1)分别称量按摩尔比为；FeC2O4 · H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 1(2)将所配制的原材料以料水=1 1 (重量)进行球磨混料10小时以上。(3)将混合好的料在100°C，流动N2气氛保护下烘干M小时。(4)在流动氮气条件下，将烘干料，300°C 400°C进行煅烧处理。(5)将煅烧好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1(重量)进行球磨混料 10小时以上。(6)将磨好的料在进行喷雾造粒，制备出尺寸为5 50微米的球形颗粒。(7)将造粒好的料，在流动N2气氛保护下，600°C 750°C煅烧，并保温10小时 20小时；(8)将上述煅烧后的料进行分级即得纳米晶粒度范围在5 50微米，高振实密度球形颗粒磷酸铁锂材料。3、按照权利要求2所述的锂离子电池用纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂材料 的制备方法，其特征在于步骤(1)、(4)、(5)、(6)、(7)所述的材料配方、低温煅烧、喷雾干 燥造粒和N2保护烧结利用本发明的配方和制备方法制备的纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂材料，平 均晶粒度为< lOOnm，颗粒度5 50微米，容量高> 150mAh，循环寿命长(> 2000次)。本 制备方法工艺简单、低成本，性能优良、适用于工业化生产。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明实施例1(1)分别称量 FeC2O4 · H2O 57% wt、Li2CO3 12% wt、H3PO4 31% wt，进行配料。(2)将所配制的原材料以料水=1 1 (重量)进行球磨混料10小时以上。(3)将混合好的料在100°C，流动N2气氛保护下烘干M小时。(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在300°C进行煅烧处理。(5)将煅烧好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)进行球磨混料 10小时以上。(6)将磨好的料在喷雾干燥机内进行造粒获得10微米球形颗粒。(7)将造粒好的料在流动N2气氛保护下，600°C煅烧，并保温20小时；(8)将上述煅烧后的料进行分级即得纳米晶微米球，粒度范围在D5tl = 10微米，高 振实密度球形颗粒磷酸铁锂材料。实施例2(1)分别称量 FeC2O4 · H2O 55% wt、Li2CO3 13% wt、H3PO4 32% wt，进行配料。(2)将所配制的原材料以料水=1 1 (重量)进行球磨混料10小时以上。(3)将混合好的料在100°C，流动N2气氛保护下烘干M小时。(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在350°C进行煅烧处理。(5)将煅烧好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)进行球磨混料 10小时以上。(6)将磨好的料在喷雾干燥机内进行造粒获得20微米球形颗粒。(7)将造粒好的料在流动N2气氛保护下，650°C煅烧，并保温10小时；(8)将上述煅烧后的料进行分级即得纳米晶微米球，粒度范围在D5tl = 20微米，高 振实密度球形颗粒磷酸铁锂材料。实施例3(1)分别称量 FeC2O4 · H2O 54% wt、Li2CO3 13% wt、H3P04 33% wt，进行配料。(2)将所配制的原材料以料水=1 1 (重量)进行球磨混料10小时以上。(3)将混合好的料在100°C，流动N2气氛保护下烘干M小时。(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在400°C进行煅烧处理。(5)将煅烧好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)进行球磨混料 10小时以上。
(6)将磨好的料在喷雾干燥机内进行造粒获得30微米球形颗粒。(7)将造粒好的料在流动N2气氛保护下，700°C煅烧，并保温10小时；(8)将上述煅烧后的料进行分级即得纳米晶微米球，粒度范围在D5tl = 30微米，高 振实密度球形颗粒磷酸铁锂材料。
权利要求
1.纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂材料，该材料以I^eC2O4· H2O, Li2CO3^ H3PO4、葡萄 糖为原料，其特征在于，所述材料的配方为FeC2O4 · H2O Li2CO3 H3PO4 = 1 0. 5 0.55 1 1. 1，其配方比例为摩尔比。
2.一种制备如纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂材料的方法，其特征在于，该方法依 次按如下步骤进行(1)分别称量按摩尔比为，FeC2O4· H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 1 ；(2)将所配制的原材料以重量比为料水=1 1进行球磨混料10小时以上；(3)将混合好的料在100°C，流动队气氛保护下烘干；(4)在流动氮气条件下，将烘干料在300°C 400°C进行煅烧处理，获得晶粒尺寸小于 100纳米的磷酸铁锂；(5)将煅烧好的料再加入10wt%葡萄糖，以重量比为料水=1 1进行球磨混料10 小时以上；(6)将磨好的料在喷雾干燥机内进行造粒获得5 50微米的球形颗粒；(7)将造粒好的球形颗粒粉料，在流动队气氛保护下，600°C 750°C煅烧，并保温10 20小时；(8)将上述煅烧后的料进行分级，得到晶粒尺寸小于100纳米，粒度范围在5 50微米 的球形颗粒，振实密度大于1. 4g/cm3的球形颗粒磷酸铁锂材料。
全文摘要
本发明涉及纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂材料及其制备方法，属于电池材料制备技术领域。该材料以FeC2O4·H2O、Li2CO3、H3PO4、和葡萄糖为原料，其特征在于，所述材料的配方为FeC2O4·H2O∶Li2CO3∶H3PO4＝1∶0.5∶1，其比例为实际摩尔数，进行配料；球磨混料，烘干，喷雾干燥造粒；分别在300℃～400℃和600℃～750℃氮气气氛中煅烧，保温，即得纳米晶微米球高振实密度磷酸铁锂正极材料。利用本发明的配方和制备方法制备的纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂正极材料，平均晶粒度＜100nm，平均颗粒度为5～50微米球形颗粒，容量高＞150mAh，循环寿命长(＞2000次)。本制备方法工艺简单、低成本，性能优良、适用于工业化生产。
文档编号H01M4/1397GK102139870SQ20101057934
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者曾照强, 胡晓晴 申请人:清华大学