锂离子动力电池用磷酸铁锂材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子动力电池用磷酸铁锂材料及其制备方法，要解决的技术问题是提高电池的倍率放电和安全性能。本发明的材料具有经掺杂改性的磷酸铁锂基体，基体外包覆有复合碳包覆层形成微粒，微粒组合成复合颗粒材料，复合颗粒呈球形或类球形。其制备方法：将锂盐、铁盐、磷酸、掺杂改性剂及分散剂湿法球磨，加入碳包覆材料继续球磨，喷雾造粒，升温预处理、恒温、冷却、粉化、整形。本发明与现有技术相比，结晶好，结构单一，不含杂相，复合颗粒的平均粒径为5～60μm，比表面积为8.0～15.0m2/g，材料振实密度高达1.4～1.7g/cm3，具有比容量高、倍率放电及安全性能好的特点，其制备方法易于工业化生产。

主权项

一种锂离子动力电池用磷酸铁锂材料，其特征在于：所述磷酸铁锂材料具有经掺杂改性的磷酸铁锂基体，基体外包覆有复合碳包覆层形成微粒，微粒组合成复合颗粒材料，复合颗粒呈球形或类球形，掺杂改性剂是五氧化二铌，占复合颗粒材料的质量比为1％～25％；所述磷酸铁锂的反应原料中有锂盐、铁盐和磷酸盐，锂、铁、磷的摩尔比为1∶1∶1；所述锂盐为碳酸锂、氟化锂、醋酸锂、硝酸锂或磷酸二氢锂；所述铁盐为草酸亚铁、醋酸亚铁或硝酸铁；所述磷酸盐为磷酸二氢锂、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸三铵；所述复合碳包覆层是天然石墨、人造石墨微粉、有机物热解炭和纳米导电材料中的一种以上组成，占复合颗粒材料的质量比为1％～25％；所述纳米导电材料是导电碳黑、碳纳米管、纳米碳纤维或纳米碳微球；所述有机物热解炭是聚乙烯醇、丁苯橡胶乳、羧甲基纤维素、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、蔗糖、果糖、纤维素、淀粉或沥青为前驱体，经高温碳化所形成的热解炭；所述复合颗粒的平均粒径为5～60μm，比表面积为8～15m2/g，振实密度为1.4～1.7g/cm3；所述锂离子动力电池用磷酸铁锂材料通过以下方法制备得到，包括以下步骤：(1)将锂盐、铁盐、磷酸盐按锂、铁、磷摩尔比为1∶1∶1的比例，占磷酸铁锂材料质量比为1％～25％的掺杂改性剂及分散剂，湿法球磨4～48h得到混 合料；(2)在混合料中加入占磷酸铁锂材料质量比为1％～25％的碳包覆材料，继续球磨4～48h，然后喷雾造粒，做成球形前驱体；(3)将球形前驱体在300～400℃预处理2～12h，再升温到500～800℃并恒温4～48h，然后自然冷却至室温；(4)将上述材料加入粉碎设备，在3000～6000rpm条件下粉化10～80分钟，然后加入到冲击式球化粉碎机内，在600～3000rpm条件下球化整形处理40～180分钟，得到磷酸铁锂材料。