一種具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷酸鐵鋰是當(dāng)前鋰離子電池領(lǐng)域中正極材料的主流材料之一，但其自身的兩大缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用發(fā)展:導(dǎo)電性差、振實(shí)低。其中導(dǎo)電性差的問(wèn)題通過(guò)包碳以及摻雜等方法已經(jīng)得到了較為明顯的解決，但振實(shí)低的問(wèn)題一直沒(méi)有很好的解決辦法。磷酸鐵鋰的真實(shí)密度在3.4，但實(shí)際工業(yè)成品的振實(shí)最高能達(dá)到1.2左右。使得磷酸鐵鋰的體積能量密度不占優(yōu)勢(shì)，電池體積龐大，不利于其在動(dòng)力能源領(lǐng)域的發(fā)展。
[0003]目前磷酸鐵鋰的工業(yè)化生產(chǎn)以固相法為主，一般流程為:前驅(qū)體濕法混合，干燥，預(yù)燒，二次混合，干燥，燒結(jié)，粉碎；或者，前驅(qū)體濕法混合，干燥，燒結(jié)，粉碎。其中，碳源，如有機(jī)碳、無(wú)機(jī)碳等一般在前驅(qū)體混料或者二次混料階段加入，這樣在預(yù)燒或者燒結(jié)時(shí)碳會(huì)包覆在磷酸鐵鋰的表面。但是，碳源的生成溫度一般在300-500°C，而磷酸鐵鋰的燒結(jié)溫度一般在600-850°C。因此這就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題:碳層在磷酸鐵鋰燒結(jié)前就已經(jīng)包覆，從而導(dǎo)致磷酸鐵鋰不能形成致密的燒結(jié)體，得到的產(chǎn)品較為蓬松，振實(shí)密度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，包括以下步驟:
[0007]S1、以磷酸鐵鋰現(xiàn)有固相法制備為基礎(chǔ)，在前驅(qū)體混料階段減少或者不加碳源；
[0008]S2、在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，前段以氮?dú)鈿夥栈蛘呷踹€原性氣氛保護(hù)；
[0009]S3、在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，后段以CVD法沉積包碳，從而得到高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰。
[0010]優(yōu)選的，所述的固相法是指磷酸鐵鋰制備的草酸亞鐵工藝路線磷酸鐵工藝路線、鐵紅工藝路線中的一種。
[0011]優(yōu)選的，所述前驅(qū)體混料階段是指一次混料階段，或者一次混料階段和二次混料階段。
[0012]優(yōu)選的，所述的燒結(jié)階段的高溫區(qū)是指600°C?900°C，高溫度燒結(jié)時(shí)間5h?30h。
[0013]優(yōu)選的，所述的高溫區(qū)的前段是指燒結(jié)Oh?20h，經(jīng)過(guò)高溫區(qū)后產(chǎn)品的碳含量為
O ?3%oo
[0014]優(yōu)選的，所述的高溫區(qū)的后段是指經(jīng)過(guò)前段后再燒結(jié)Ih?20h，最終產(chǎn)品碳含量為I?5% ο
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]1、在燒結(jié)過(guò)程中幾乎沒(méi)有焦油等有害物質(zhì)產(chǎn)生。
[0017]2、磷酸鐵鋰燒結(jié)致密，具有高的振實(shí)密度。
[0018]3、磷酸鐵鋰具有均勻的碳包覆層。
[0019]4、該方法操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明公開(kāi)的一種具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，包括以下步驟:
[0021]S1、以磷酸鐵鋰現(xiàn)有固相法制備為基礎(chǔ)，在前驅(qū)體混料階段減少或者不加碳源；
[0022]S2、在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，前段以氮?dú)鈿夥栈蛘呷踹€原性氣氛保護(hù)；
[0023]S3、在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，后段以CVD法沉積包碳，從而得到高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，步驟SI中的固相法是指磷酸鐵鋰制備的草酸亞鐵工藝路線磷酸鐵工藝路線、鐵紅工藝路線中的一種，步驟Si中前驅(qū)體混料階段是指一次混料階段，或者一次混料階段和二次混料階段，步驟S2和步驟S3中燒結(jié)階段的高溫區(qū)是指600°C?900°C，高溫度燒結(jié)時(shí)間5h?30h，步驟S2中前段是指燒結(jié)Oh?20h，經(jīng)過(guò)高溫區(qū)后產(chǎn)品的碳含量為O?3%，步驟S3中后段是指經(jīng)過(guò)前段后再燒結(jié)Ih?20h，最終產(chǎn)品碳含量為I?5%。
[0025]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在前驅(qū)體混料階段減少或者不加碳源，在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，前段以氮?dú)鈿夥栈蛘呷踹€原性氣氛保護(hù)為主，在燒結(jié)過(guò)程中幾乎沒(méi)有焦油等有害物質(zhì)產(chǎn)生。
[0026]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例1
[0028]草酸亞鐵工藝路線制備磷酸鐵鋰。在前驅(qū)體混料階段不加入碳源(蔗糖)，經(jīng)過(guò)預(yù)燒，在二次混料階段不加入碳源(蔗糖)。在燒結(jié)的高溫區(qū)780°C燒結(jié)20小時(shí)的時(shí)候，前15個(gè)小時(shí)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止磷酸鐵鋰氧化，同時(shí)磷酸鐵鋰在該段時(shí)間燒結(jié)致密，碳含量為O。在后5個(gè)小時(shí)進(jìn)行CVD碳沉積，從而得到均勻的碳包覆磷酸鐵鋰材料，碳含量為2%。
[0029]實(shí)施例2
[0030]磷酸鐵工藝路線制備磷酸鐵鋰。在前驅(qū)體混料階段不加入碳源(葡萄糖)，經(jīng)過(guò)噴霧干燥，在燒結(jié)的高溫區(qū)700°C燒結(jié)10小時(shí)的時(shí)候，前7個(gè)小時(shí)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止磷酸鐵鋰氧化，同時(shí)磷酸鐵鋰在該段時(shí)間燒結(jié)致密，碳含量為O。在后3個(gè)小時(shí)進(jìn)行CVD碳沉積，從而得到均勻的碳包覆磷酸鐵鋰材料，碳含量為1.5%。
[0031]實(shí)施例3
[0032]鐵紅工藝路線制備磷酸鐵鋰。在前驅(qū)體混料階段不加入碳源(酚醛樹(shù)脂)，經(jīng)過(guò)噴霧干燥，在燒結(jié)的高溫區(qū)800°C燒結(jié)15小時(shí)的時(shí)候，前5個(gè)小時(shí)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止磷酸鐵鋰氧化，同時(shí)磷酸鐵鋰在該段時(shí)間燒結(jié)致密，碳含量為O。在后10個(gè)小時(shí)進(jìn)行CVD碳沉積，從而得到均勻的碳包覆磷酸鐵鋰材料，碳含量為3 %。
[0033]實(shí)施例4
[0034]磷酸鐵工藝路線制備磷酸鐵鋰。在前驅(qū)體混料階段加入少量碳源(葡萄糖)，經(jīng)過(guò)噴霧干燥，在燒結(jié)的高溫區(qū)700°C燒結(jié)10小時(shí)的時(shí)候，前7個(gè)小時(shí)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止磷酸鐵鋰氧化，同時(shí)磷酸鐵鋰在該段時(shí)間燒結(jié)致密，碳含量為0.5%。在后3個(gè)小時(shí)進(jìn)行CVD碳沉積，從而得到均勻的碳包覆磷酸鐵鋰材料，碳含量為1.5%。
[0035]以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說(shuō)明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、以磷酸鐵鋰現(xiàn)有固相法制備為基礎(chǔ)，在前驅(qū)體混料階段減少或者不加碳源； 52、在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，前段以氮?dú)鈿夥栈蛘呷踹€原性氣氛保護(hù)； 53、在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，后段以CVD法沉積包碳，從而得到高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述的固相法是指磷酸鐵鋰制備的草酸亞鐵工藝路線磷酸鐵工藝路線、鐵紅工藝路線中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體混料階段是指一次混料階段，或者一次混料階段和二次混料階段。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述的燒結(jié)階段的高溫區(qū)是指600°C?900°C，高溫度燒結(jié)時(shí)間5h?30h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述的高溫區(qū)的前段是指燒結(jié)Oh?20h，經(jīng)過(guò)高溫區(qū)后產(chǎn)品的碳含量為O?3%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述的高溫區(qū)的后段是指經(jīng)過(guò)前段后再燒結(jié)Ih?20h，最終產(chǎn)品碳含量為I?5%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種具有高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰的制備方法，其特點(diǎn)為：以磷酸鐵鋰現(xiàn)有固相法制備為基礎(chǔ)，在前驅(qū)體混料階段減少或者不加碳源，以防止包碳導(dǎo)致磷酸鐵鋰晶粒燒結(jié)不致密，在燒結(jié)階段的高溫區(qū)，前段以氮?dú)鈿夥栈蛘呷踹€原性氣氛保護(hù)為主，后段以CVD法沉積包碳，從而得到高振實(shí)密度的磷酸鐵鋰。該方法先燒結(jié)致密后再進(jìn)行均勻的碳沉積，從而得到高振實(shí)密度、均勻碳包覆的高性能磷酸鐵鋰。該方法在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)上改進(jìn)，易實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類(lèi)】H01M10/0525, H01M4/1397, H01M4/58
【公開(kāi)號(hào)】CN104953094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510353153
【發(fā)明人】馬元
【申請(qǐng)人】合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源股份公司
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日