本發(fā)明屬于電池正極材料，具體涉及一種磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰正極材料是一種鋰離子電池中的正極活性物質(zhì)，它主要由磷酸鐵鋰(lifepo4)構(gòu)成，這種化合物具有穩(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu)，為電池提供了良好的電化學(xué)性能。由于其具有較高的容量(理論比容量170mah/g)、安全性高(無毒)、長(zhǎng)循環(huán)壽命、環(huán)保性以及適中的能量密度等優(yōu)點(diǎn)，是鋰離子電池中重要的正極活性物質(zhì)之一。

2、目前，磷酸鐵鋰正極材料主要以磷酸鐵為原料制備而得，但是磷酸鐵中的磷鐵比不可控，磷酸鐵鋰性能一致性差；同時(shí)，磷酸鐵成本較高，單一項(xiàng)成本就達(dá)到原材料成本50％，一定程度上限定了鋰離子電池成本，從而限制了其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種使用含鐵物料作為鐵源制備磷酸鐵鋰正極材料的方法，可以替代磷酸鐵作為鐵源，成本低；且制備得到的磷酸鐵鋰正極材料電化學(xué)性能優(yōu)異。

2、為了到達(dá)上述目的，本發(fā)明可以采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一方面提供一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括：(1)將含鐵廢料酸化，過濾得濾液；(2)調(diào)節(jié)濾液中鐵離子濃度至10g/l-90g/l得鐵源溶液；(3)將鐵源溶液、磷源、鋰源和碳源混合，分散得前驅(qū)體；(4)將前驅(qū)體噴霧干燥，燒結(jié)得磷酸鐵鋰正極材料。

4、優(yōu)選地，上述制備方法的步驟(1)中，滿足以下條件中的一種或多種：(a)含鐵廢料粒度為30um<d50<45um；(b)含鐵廢料中含有鐵紅，鐵紅的含量≥66％；(c)含鐵廢料中含有fe、mn、ni、k、na、mg、cu或zn中的一種或多種金屬；(d)含鐵廢料選自廢鐵渣、硫鐵礦燒渣或氧化鐵紅廢料中的一種或多種；(e)含鐵廢料酸化包括：含鐵廢料加入過量的鹽酸溶液中進(jìn)行攪拌；其中，攪拌的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘-1000轉(zhuǎn)/分鐘；和/或攪拌的時(shí)間為2h-4h。

5、優(yōu)選地，上述制備方法的步驟(2)中，鐵源溶液滿足以下條件中的一種或多種：(a)鐵離子濃度為13g/l；(b)鐵源溶液ph為1-2.5。

6、優(yōu)選地，上述制備方法的步驟(2)中，鐵源溶液ph為1。

7、優(yōu)選地，上述制備方法的步驟(3)中，滿足以下條件中的一種或多種：(a)磷源選自磷酸、磷酸二氫氨或磷酸氫二氨中的一種或多種；(b)鋰源選擇碳酸鋰、草酸鋰或氫氧化鋰中的一種或多種；(c)碳源選擇葡萄糖、蔗糖或淀粉中的一種或多種；(d)鐵源溶液中的fe與磷源中的p的摩爾比1:(1-1.2)；(e)鐵源溶液中的fe與鋰源中的li的摩爾比為1:(1-1.05)；(f)鐵源溶液中的fe與碳源中的c的摩爾比為1：(0.5-1.25)。

8、優(yōu)選地，上述制備方法的步驟(4)中，燒結(jié)滿足以下條件中的一種或多種：(a)燒結(jié)溫度為500℃-1000℃；(b)燒結(jié)為2h-5h；(c)分散為球磨分散，轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分鐘-3000轉(zhuǎn)/分鐘；(d)分散為球磨分散，分散時(shí)間為2h-5h。

9、本發(fā)明另一方面提供一種由本發(fā)明制備方法制備得到的磷酸鐵鋰正極材料。

10、本發(fā)明再一方面提供一種正極片，其包括本發(fā)明中的磷酸鐵鋰正極材料。

11、本發(fā)明再一方面提供一種電池，其包括本發(fā)明中的磷酸鐵鋰正極片。

12、本發(fā)明有益效果至少包括：

13、(1)本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法以含鐵廢料作為原料，經(jīng)過本發(fā)明方法處理后，無需其他除雜和凈化處理的情況下，仍能制得純度較高的磷酸鐵鋰正極材料；并且含鐵廢料作為原料替代了價(jià)格高昂的磷酸鐵作為制備磷酸鐵鋰正極材料的鐵源，不僅實(shí)現(xiàn)了廢料利用，還可以極大的降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明中的原材料成本較磷酸鐵作為原材料成本降低約15％；且制備的磷酸鐵鋰正極材料性能無顯著差異甚至更優(yōu)。

14、(3)本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率。

15、(4)本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法制備得到的磷酸鐵鋰正極材料電化學(xué)性能優(yōu)異，首次充放電效率可以達(dá)到96.6％。

16、(5)通過本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，可以控制磷鐵比，以解決現(xiàn)有技術(shù)中磷鐵比不可控導(dǎo)致磷酸鐵鋰性能一致性差的問題。

技術(shù)特征：

1.一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括：(1)將含鐵廢料酸化，過濾得濾液；(2)調(diào)節(jié)濾液中鐵離子濃度至10g/l-90g/l得鐵源溶液；(3)將鐵源溶液、磷源、鋰源和碳源混合，分散得前驅(qū)體；(4)將前驅(qū)體噴霧干燥，燒結(jié)得磷酸鐵鋰正極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，滿足以下條件中的一種或多種：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，鐵源溶液滿足以下條件中的一種或多種：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，鐵源溶液ph為1。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，滿足以下條件中的一種或多種：

6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，滿足以下條件中的一種或多種：

7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5所述的的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，滿足以下條件中的一種或多種：

8.由權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備方法制備的磷酸鐵鋰正極材料。

9.正極片，其特征在于，包括權(quán)利要求8所述的磷酸鐵鋰正極材料。

10.電池，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的磷酸鐵鋰正極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。該磷酸鐵鋰正極材料的制備方法包括：包括：(1)將含鐵廢料酸化，過濾得濾液；(2)調(diào)節(jié)濾液中鐵離子濃度至10g/L?90g/L得鐵源溶液；(3)將鐵源溶液、磷源、鋰源和碳源混合，分散得前驅(qū)體；(4)將前驅(qū)體噴霧干燥，燒結(jié)得磷酸鐵鋰正極材料。本發(fā)明的制備方法通過使用含鐵廢料作為制備磷酸鐵鋰正極材料的鐵源，無需其他除雜和凈化處理的情況下，仍能制得純度較高的磷酸鐵鋰正極材料，且電化學(xué)性能優(yōu)異。

技術(shù)研發(fā)人員：劉悉承,周興海,周海雪,王志春,劉超,張欽,秦濤,郭平,冉光英,楊杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶特瑞新能源材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6