專利名稱：納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用納米晶微米球形顆粒高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料制 備方法，屬于鋰離子電池材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰由于安全性能好、環(huán)保、使用壽命長，是最具有前景的鋰離子電池的正極 材料。磷酸鐵鋰材料的離子和電子導(dǎo)電性能較差，所以通過半濕法，低溫分解、反應(yīng)減小磷 酸鐵鋰的顆粒尺寸和包碳，制備出納米晶高振實(shí)密度大顆粒磷酸鐵鋰材料。這樣就能大大 提高磷酸鐵鋰電池材料的電化學(xué)性能和高倍率放電。目前，磷酸鐵鋰的制備方法有液相法、 固相反應(yīng)法等。固相反應(yīng)法，由于方法簡單，原料及生產(chǎn)成本低，是磷酸鐵鋰正極材料的主 要制備方法之一。但是，固相反應(yīng)法制備的磷酸鐵鋰，需要在惰性氣氛中才能制備出性能良 好的材料。本發(fā)明采取的半濕法，是將磷酸與反應(yīng)原料I^eC2O4 · H2O, Li2CO3在水介質(zhì)中球 磨，使各種原料均勻混合，在較低的穩(wěn)定下(300°C )分解和反應(yīng)，通過噴霧干燥進(jìn)行球形顆 粒造粒，650 750°C進(jìn)一部反應(yīng)和致密化，制備出納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種價格低廉、利于環(huán)保、性能優(yōu) 良的鋰離子電池用納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰正極材料。本發(fā)明提出的鋰離子電池用的納米晶高振實(shí)密度大顆粒磷酸鐵鋰正極材料， 該材料以I^eC2O4 · H2O, Li2CO3^ H3PO4、和葡萄糖為原料，其特征在于，所述材料的配方為 FeC2O4 · H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 :1、其比例為實(shí)際摩爾數(shù)。本發(fā)明的另一目的是提供一種工藝簡單、低成本，制備的粉料具有高容量、高導(dǎo)電 率、球形顆粒、高振實(shí)密度鋰離子電池用納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料的制備方 法。一種鋰離子電池用的納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其 特征在于，該方法依次按如下步驟進(jìn)行(1)分別稱量按摩爾比為；FeC2O4 · H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 1(2)將所配制的原材料以料水=1 1 (重量)進(jìn)行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護(hù)下烘干M小時。(4)在流動氮?dú)鈼l件下，將烘干料，300°C 400°C進(jìn)行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1(重量)進(jìn)行球磨混料 10小時以上。(6)將磨好的料在進(jìn)行噴霧造粒，制備出尺寸為5 50微米的球形顆粒。(7)將造粒好的料，在流動N2氣氛保護(hù)下，600°C 750°C煅燒，并保溫10小時 20小時；(8)將上述煅燒后的料進(jìn)行分級即得納米晶粒度范圍在5 50微米，高振實(shí)密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。3、按照權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用納米晶高振實(shí)密度大顆粒磷酸鐵鋰材料 的制備方法，其特征在于步驟(1)、(4)、(5)、(6)、(7)所述的材料配方、低溫煅燒、噴霧干 燥造粒和N2保護(hù)燒結(jié)利用本發(fā)明的配方和制備方法制備的納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料，平 均晶粒度為< lOOnm，顆粒度5 50微米，容量高> 150mAh，循環(huán)壽命長(> 2000次)。本 制備方法工藝簡單、低成本，性能優(yōu)良、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明實(shí)施例1(1)分別稱量 FeC2O4 · H2O 57% wt、Li2CO3 12% wt、H3PO4 31% wt，進(jìn)行配料。(2)將所配制的原材料以料水=1 1 (重量)進(jìn)行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護(hù)下烘干M小時。(4)在流動氮?dú)鈼l件下，將烘干料，在300°C進(jìn)行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)進(jìn)行球磨混料 10小時以上。(6)將磨好的料在噴霧干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行造粒獲得10微米球形顆粒。(7)將造粒好的料在流動N2氣氛保護(hù)下，600°C煅燒，并保溫20小時；(8)將上述煅燒后的料進(jìn)行分級即得納米晶微米球，粒度范圍在D5tl = 10微米，高 振實(shí)密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。實(shí)施例2(1)分別稱量 FeC2O4 · H2O 55% wt、Li2CO3 13% wt、H3PO4 32% wt，進(jìn)行配料。(2)將所配制的原材料以料水=1 1 (重量)進(jìn)行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護(hù)下烘干M小時。(4)在流動氮?dú)鈼l件下，將烘干料，在350°C進(jìn)行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)進(jìn)行球磨混料 10小時以上。(6)將磨好的料在噴霧干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行造粒獲得20微米球形顆粒。(7)將造粒好的料在流動N2氣氛保護(hù)下，650°C煅燒，并保溫10小時；(8)將上述煅燒后的料進(jìn)行分級即得納米晶微米球，粒度范圍在D5tl = 20微米，高 振實(shí)密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。實(shí)施例3(1)分別稱量 FeC2O4 · H2O 54% wt、Li2CO3 13% wt、H3P04 33% wt，進(jìn)行配料。(2)將所配制的原材料以料水=1 1 (重量)進(jìn)行球磨混料10小時以上。(3)將混合好的料在100°C，流動N2氣氛保護(hù)下烘干M小時。(4)在流動氮?dú)鈼l件下，將烘干料，在400°C進(jìn)行煅燒處理。(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以料水=1 1 (重量)進(jìn)行球磨混料 10小時以上。
(6)將磨好的料在噴霧干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行造粒獲得30微米球形顆粒。(7)將造粒好的料在流動N2氣氛保護(hù)下，700°C煅燒，并保溫10小時；(8)將上述煅燒后的料進(jìn)行分級即得納米晶微米球，粒度范圍在D5tl = 30微米，高 振實(shí)密度球形顆粒磷酸鐵鋰材料。
權(quán)利要求
1.納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料，該材料以I^eC2O4· H2O, Li2CO3^ H3PO4、葡萄 糖為原料，其特征在于，所述材料的配方為FeC2O4 · H2O Li2CO3 H3PO4 = 1 0. 5 0.55 1 1. 1，其配方比例為摩爾比。
2.一種制備如納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料的方法，其特征在于，該方法依 次按如下步驟進(jìn)行(1)分別稱量按摩爾比為，F(xiàn)eC2O4· H2O =ULi2CO3 0. 5、H3PO4 1 ；(2)將所配制的原材料以重量比為料水=1 1進(jìn)行球磨混料10小時以上；(3)將混合好的料在100°C，流動隊氣氛保護(hù)下烘干；(4)在流動氮?dú)鈼l件下，將烘干料在300°C 400°C進(jìn)行煅燒處理，獲得晶粒尺寸小于 100納米的磷酸鐵鋰；(5)將煅燒好的料再加入10wt%葡萄糖，以重量比為料水=1 1進(jìn)行球磨混料10 小時以上；(6)將磨好的料在噴霧干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行造粒獲得5 50微米的球形顆粒；(7)將造粒好的球形顆粒粉料，在流動隊氣氛保護(hù)下，600°C 750°C煅燒，并保溫10 20小時；(8)將上述煅燒后的料進(jìn)行分級，得到晶粒尺寸小于100納米，粒度范圍在5 50微米 的球形顆粒，振實(shí)密度大于1. 4g/cm3的球形顆粒磷酸鐵鋰材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰材料及其制備方法，屬于電池材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該材料以FeC2O4·H2O、Li2CO3、H3PO4、和葡萄糖為原料，其特征在于，所述材料的配方為FeC2O4·H2O∶Li2CO3∶H3PO4＝1∶0.5∶1，其比例為實(shí)際摩爾數(shù)，進(jìn)行配料；球磨混料，烘干，噴霧干燥造粒；分別在300℃～400℃和600℃～750℃氮?dú)鈿夥罩徐褵?，保溫，即得納米晶微米球高振實(shí)密度磷酸鐵鋰正極材料。利用本發(fā)明的配方和制備方法制備的納米晶高振實(shí)密度大顆粒磷酸鐵鋰正極材料，平均晶粒度＜100nm，平均顆粒度為5～50微米球形顆粒，容量高＞150mAh，循環(huán)壽命長(＞2000次)。本制備方法工藝簡單、低成本，性能優(yōu)良、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01M4/1397GK102139870SQ20101057934
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者曾照強(qiáng), 胡曉晴 申請人:清華大學(xué)