專利名稱：一種亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于能源材料領域中鋰離子電池的一種正極材料的制造方法。
背景技術：
橄欖石型結構的磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)材料，具有穩(wěn)定的晶體結構。它被公認為 制造高安全、低成本、長壽命的鋰離子電池的最佳正極材料。但是該材料的電子傳導和鋰 離子傳導速率很低，當其初級粒子的顆粒粒徑大于1. 5um時，電池在充電和放電的時候， LiFePCM粒子內部的鋰離子難以發(fā)生脫嵌和嵌入，從而導致電池的容量和電壓平臺低、不能 承受大電流充放電、電池的低溫性能很差等一些列問題。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)材料采用 5000C以下的低溫燒結，固相反應不完全、顆粒結晶不完善，電池的循環(huán)性能很差，實際生產 中需要高溫燒結。在高溫燒結過程中LiFePO4顆粒就要發(fā)生團聚和長大現(xiàn)象，從而大大影 響了產品的性能。所以實際生產工藝中，如何控制晶粒長大，這是獲得高性能的磷酸亞鐵鋰 材料的至關重要的因數(shù)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造優(yōu)秀的大電流充放電性能的亞微米級超細磷酸 亞鐵鋰材料的方法。在配料時加入有效的阻聚劑，經混料和球磨后均一分布在鐵源周圍。 在升溫階段和高溫固相反應階段，阻聚劑有效地阻止鐵源原料的顆粒團聚、有效地阻止磷 酸亞鐵鋰晶粒的團聚和長大行為，從而獲得粒子尺寸均一、初級粒子為亞微米級超細高性 能的磷酸亞鐵鋰材料。高溫固相反應時，阻聚劑同時具有還原性能，可以有效地將三價鐵還 原成二價鐵，加速磷酸亞鐵鋰的高溫固相反應。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的高溫固相反 應制造磷酸亞鐵鋰材料出現(xiàn)的顆粒長大和團聚的技術缺陷，提供一種制造優(yōu)秀的大電流充 放電性能的亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的方法。產品表現(xiàn)為特別均一的亞微米級形貌結 構，電池測試表現(xiàn)為優(yōu)秀的倍率性能、低溫性能和循環(huán)性能。本發(fā)明的具體步驟為將鐵源化合物、磷源化合物、鋰源化合物以及攙雜氧化物或 氫氧化物按比例配料，加入阻聚劑，混料球磨數(shù)小時，通入高純氮氣，在500750°C燒結2-12 小時，得到高性能的亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料。以上所述的阻聚劑，可以是高分子阻聚劑淀粉、重油、熱固性塑料如酚醛塑料、環(huán) 氧塑料、聚氨酯塑料粉末?？梢允巧鲜鰡我晃镔|，也可以是上述多元混合物。以上所述的阻聚劑，可以是無機阻聚劑超細碳粉、石墨粉、草酸亞鐵、草酸?？梢?是上述單一物質，也可以是上述多元混合物。以上所述的有效阻聚劑，可以是無機型和高分子型多元混合組成的協(xié)同阻聚劑 由淀粉、重油、熱固性塑料粉末如酚醛塑料、環(huán)氧塑料、聚氨酯塑料中的一種或一種以上與 超細碳粉、石墨粉、草酸亞鐵、草酸中的一種或一種以上組成的協(xié)同阻聚劑。本發(fā)明所合成出磷酸亞鐵鋰正極材料，具有如下特出的優(yōu)勢1.獲得亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料，粒子顆粒細小、均一，沒有異常長大粒子。
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2.材料可以進行30C大電流充放電，倍率性能很好。3.材料的克比容量高，電池的電壓平臺高。4.電池的循環(huán)性能、低溫性能非常優(yōu)秀。


圖1為實施例1中亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的掃描電子顯微鏡照片。圖2為實施例1中亞微米級超細磷酸亞鐵鋰正極材料制成的18650電池的放電曲線。
具體實施例方式實施例1 以Fe203、LiH2PO4為主要原料，以MgO為摻雜物，以工業(yè)淀粉和超細碳粉為協(xié)同阻 聚劑。按照LiFea98Mgatl2PO4比例配料400kg，加入工業(yè)淀粉40kg，超細碳粉12. 8kg?；炝稀?球磨2小時，高純氮氣保護，700°C燒結8小時。料冷卻后出爐，經過粉碎、分級和后處理后， 得到亞微米級超細磷酸亞鐵鋰正極材料。圖1是所得到的亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的 掃描電子顯微鏡照片。圖2是該正極材料制成的18650電池的放電曲線。實施例2:以FeC2O4 · 2H20、LiH2PO4為主要原料，以H2TiO3. H2O為摻雜物，以工業(yè)淀粉為同阻 聚劑。按照LiFea98Tia02PO4比例配料400kg，加入工業(yè)淀粉40kg?；炝?、球磨2小時，高純 氮氣保護，670°C燒結8小時。料冷卻后出爐，經過粉碎、分級和后處理后，得到亞微米級超 細磷酸亞鐵鋰正極材料。實施例3:以FePO4. 2H20、LiCO3為主要原料，以Mg(OH)2為摻雜物，以工業(yè)淀粉和超細碳粉為 協(xié)同阻聚劑，按照LiFea98Mgatl2PO4比例配料400kg，加入工業(yè)淀粉35kg，超細碳粉11kg。混 料、球磨2小時，高純氮氣保護，700°C燒結8小時。料冷卻后出爐，經過粉碎、分級和后處理 后，得到亞微米級超細磷酸亞鐵鋰正極材料。
權利要求
一種亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的制造方法，其特征在于在配料時添加有效的阻聚劑，經混料和球磨后均一分布在鐵源周圍。在升溫階段和高溫固相反應階段，阻聚劑有效地阻止鐵源原料的顆粒團聚、有效地阻止磷酸亞鐵鋰晶粒的團聚和長大行為，從而獲得粒子尺寸均一、初級粒子為亞微米級超細高性能的磷酸亞鐵鋰正極材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的制造方法，其特征在 于這種有效的阻聚劑是有機高分子阻聚劑淀粉、重油、熱固性塑料粉末如酚醛塑料、環(huán) 氧塑料、聚氨酯塑料?？梢允巧鲜鰡我晃镔|，也可以是上述多元混合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的制造方法，其特征在 于以上所述的有效阻聚劑是無機型阻聚劑超細碳粉、石墨粉、草酸亞鐵、草酸。可以是上 述單一物質，也可以是上述多元混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的制造方法，其特征在 于以上所述的有效阻聚劑是無機型和高分子型多元混合組成的協(xié)同阻聚劑由淀粉、重 油、熱固性塑料粉末如酚醛塑料、環(huán)氧塑料、聚氨酯塑料中的一種或一種以上與超細碳粉、 石墨粉、草酸亞鐵、草酸中的一種或一種以上組成的協(xié)同阻聚劑。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的制造方法，其特征在 于以上所述的有效阻聚劑在高溫固相反應時，同時具有還原性能，還原三價鐵為二價鐵， 加速磷酸亞鐵鋰的生成。
全文摘要
一種亞微米級超細磷酸亞鐵鋰材料的制造方法，涉及到鋰離子電池正極材料的工業(yè)化制造。其特征在于在配料時加入有效的阻聚劑，經混料和球磨后阻聚劑均一分布在鐵源周圍。在升溫階段和高溫固相反應階段，阻聚劑有效地阻止鐵源原料的顆粒團聚、有效地阻止磷酸亞鐵鋰晶粒的團聚和長大行為，從而獲得粒子尺寸均一、初級粒子為亞微米級超細高性能的磷酸亞鐵鋰材料。高溫固相反應時，阻聚劑同時具有還原性能，可以有效地將三價鐵還原成二價鐵，加速磷酸亞鐵鋰的高溫固相反應。
文檔編號H01M4/58GK101920950SQ20091014755
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權日2009年6月17日
發(fā)明者喻維杰 申請人:喻維杰