專利名稱：一種正極材料以及它的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與電池正極材料有關(guān)，特別的，與使用在電動(dòng)工具、消費(fèi)性電子、電動(dòng)車的鋰離子電池的正極材料有關(guān)，例如磷酸亞鐵鋰(化學(xué)式LiFeP04)。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是指其中的鋰離子(Li+)嵌入和脫嵌正負(fù)極材料的一種可充放電的電池，其正極一般采用嵌鋰化合物，如層狀晶體結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰(LiCo02)、鎳酸鋰 (LiNi02)與尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(LiMn204)。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到負(fù)極，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外部電路供給到負(fù)極；放電時(shí)則相反，Li+從負(fù)極脫嵌， 經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到正極材料。1996年一種橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的正極材料問世，而1997年美國(guó)德州大學(xué)的John B. Goodenough等幾位發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的材料(參見美國(guó)專利US 5，910，382)，化學(xué)式為L(zhǎng)ii^ePCM，具有可嵌入、脫嵌的橄欖石晶體結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的方法制備的LiFePCM正極材料中，制造過程會(huì)產(chǎn)生磷酸鐵、磷酸鋰、氧化鐵、氧化鋰、碳酸鐵、碳酸鋰等雜質(zhì)，故理論上粉體的克容量比為180毫安時(shí)/克(mAh/g)，但實(shí)際上的電容量值僅90到110毫安時(shí)/克(mAh/g)。這就需要提供一種新的制備方法，可以提高LiFePCM的純度，從而提高粉體的克容量比。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供一種LiFePO4正極材料，其中，LiFePO4質(zhì)量百分比含量為 90%-99%間。優(yōu)選的，LiFePO4質(zhì)量百分比含量為90%-95%。另一方面，本發(fā)明提供一種 Lii^ePO4正極材料，其中，克容量比為145-170毫安時(shí)/克(mAh/g)。優(yōu)選的，克容量比為 160-165 毫安時(shí) / 克(mAh/g)。另一方面，本發(fā)明提供一種制備磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)的方法，該方法包括以下步驟(1)、提供鐵源、鋰源、磷源、氧源的化合物的混和物；(2)、對(duì)這些化合物的混合物進(jìn)行燒結(jié)；其中讓提供鐵源和鋰源的化合物的分解溫度小于提供磷源的化合物的分解溫度。在一些優(yōu)選的方式中，先讓提供鐵源和鋰源的化合物在真空條件下進(jìn)行部分分解燒結(jié)，既讓提供鐵源和鋰源的化合物進(jìn)行實(shí)質(zhì)分解并留下鐵和鋰元素，但是并不能讓提供磷源或/和氧源的化合物進(jìn)行實(shí)質(zhì)分解。更優(yōu)選的，在部分分解燒結(jié)步驟后，對(duì)產(chǎn)物再進(jìn)行完全反應(yīng)燒結(jié)讓這些產(chǎn)物進(jìn)行完全的反應(yīng)。優(yōu)選的，在完全反應(yīng)燒結(jié)后進(jìn)行結(jié)晶燒結(jié)讓其結(jié)晶。其實(shí)，完全反應(yīng)燒結(jié)和結(jié)晶燒結(jié)可以一步完成也可以分部完成。這些都是本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)容易知曉的。這里的“實(shí)質(zhì)”是指至少65%的化合物進(jìn)行了分解或不進(jìn)行分解反應(yīng)，例如至少為 70%，75%，80%, 85%，90%, 95%或99%或100%。例如讓提供鐵源和鋰源的化合物在某一較低的溫度下(380°C)至少有65%的分解掉，而在同一溫度條件下至少有65%的提供磷源或/和氧源的化合物不進(jìn)行分解。
在一些優(yōu)選的方式中，讓部分分解燒結(jié)的溫度為150_400°C左右，時(shí)間為2-8小時(shí)左右，例如0. 5-15小時(shí)，1-12小時(shí)，2-8小時(shí)，3-6小時(shí)；溫度可以為大于或等于150°C，小于或等于400°C左右?！白笥摇痹谶@里可是上下浮動(dòng)5%、2. 5%、10%或15%。優(yōu)選的，分解燒結(jié)在真空條件下進(jìn)行。在另一些具體實(shí)施方式
中，完全反應(yīng)或/和結(jié)晶燒結(jié)在還原(氫氣)或惰性氣氛 (氮?dú)饣驓鍤?中，以攝氏450度至1200度下燒結(jié)I-M小時(shí)。優(yōu)選的，完全反應(yīng)或/和結(jié)晶燒結(jié)的溫度為攝氏600度至1200度，經(jīng)4-M小時(shí)的燒結(jié)。更優(yōu)選的，還可以包括對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行研磨成粉體，并進(jìn)行篩粉使顆粒大小、粒徑分布較為一致。部分分解燒結(jié)步驟可以以除去原料中的水份或其他液、氣體等雜質(zhì)，防止氧化， (例如除去草酸或碳酸，并留下磷酸)。完全反應(yīng)或/和結(jié)晶燒結(jié)使原料反應(yīng)并移除反應(yīng)廢棄物(如氨氣、二氧化碳等)或讓產(chǎn)物結(jié)晶。采用以上方法生產(chǎn)的LiFePO4粉體，純度在90%至95%之間，并使其中不完全合成的磷酸鋰、磷酸鐵、氧化鋰、氧化鐵、碳酸鋰、碳酸鐵的比例在15%以下，克容量比為150至 170毫安時(shí)/克(MWg) ο在以上所有的實(shí)施一些方式中，讓鐵、鋰、磷、氧元素的莫耳為1 :1 1 :4。在以上所有的方式中，鐵源、鋰源物質(zhì)包括草酸(C2042—)、碳酸(CO/—)根的物質(zhì)； 例如，二價(jià)鐵源化合物選自于草酸亞鐵O^e2C2O4)、三氧化二鐵(Fe2O3)、草酸亞鐵水合物 (Fe2C2O4. 2H20)中的一種或幾種。磷源化合物選自于磷酸二氫氨(NH2PO4)或磷酸二氫銨(NH4H2PO4)中的一種或幾種。例如，碳酸根的二價(jià)鐵源化合物(如!^e2C2O4)、碳酸根的鋰源化合物(如Li2CO3)與磷酸源化合物(如磷酸二氫銨(NH2PO4))等原料進(jìn)行反應(yīng)，制備磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的LiFePO4粉體， 純度在90%至95%之間，并使其中不完全合成的磷酸鋰、磷酸鐵、氧化鋰、氧化鐵、碳酸鋰、碳酸鐵的比例在15%以下，克容量比為150至170毫安時(shí)/克(mAh/g)。


圖1為為本發(fā)明的實(shí)施例1中制備本發(fā)明正極材料的工藝流程圖(磷酸亞鐵鋰)。圖2為本發(fā)明的實(shí)施例3中制備本發(fā)明正極材料的工藝流程圖(磷酸亞鐵鋰)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)舉例說明本發(fā)明如何具體實(shí)施，這些舉例說明只是采用有限的例子來說明本發(fā)明如何實(shí)施并不能為對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求進(jìn)行任何限制。1.實(shí)施例1 加入碳酸鎂而未以真空燒結(jié)。1. 1 原料
1.1.1 磷酸二氫氨(NH2PO4)，39. 8 克
1. 1. 2 草酸亞鐵(FeC2O4), 97. 5 克
1. 1.3 碳酸鋰(Li2CO3), 8.0 克
1. 1.4 碳酸鎂(MgCO3), 0.4 克
1. 2制備方法，加入中間破壞劑的實(shí)施例(如圖2)1. 2. 1第一混合步驟，將第1. 1項(xiàng)所述的磷酸二氫氨、草酸亞鐵、碳酸鋰與碳酸鎂經(jīng)混合、研磨成粉體狀的均勻混合物；
1. 2. 2第一燒結(jié)步驟，將第1. 2. 1項(xiàng)原料在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以攝氏溫度250度加溫2小時(shí)， 以約每30分鐘換氮?dú)獾姆绞椒蛛x燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液體、氣體雜質(zhì)；
1. 2. 3第二燒結(jié)步驟，將第1. 2. 2項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏500度燒結(jié)2小時(shí)，并分離產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)與氨氣(NH3)及氧氣(O2)；
1.2. 4第三燒結(jié)結(jié)驟，將第1. 2. 3項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏800度燒結(jié)5小時(shí)。1. 2. 5研磨篩粉步驟，將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiifeyFePO4 粉體，y約等于0. 5%。1. 3產(chǎn)物加入碳酸鎂且未以真空燒結(jié)的制備方法，得到化學(xué)式LiMgyFePO4粉體， y=0. 5%，克容量比約為135 mAh/g，且平均粒徑D97約為9微米。2.實(shí)施例2:未加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法。2. 1 原料
2.1. 1 磷酸二氫氨(NH2PO4)，39. 8 克 2. 1. 2 草酸亞鐵(FeC2O4), 97. 5 克
2. 1.3 碳酸鋰(Li2CO3), 8.0 克
2. 2制備方法，真空燒結(jié)的實(shí)施例(如圖1)
2. 2. 1第一混合步驟，將第2. 1項(xiàng)所述的磷酸二氫氨、草酸亞鐵、碳酸鋰經(jīng)混合、研磨成粉體狀的均勻混合物。2. 2. 2第一燒結(jié)步驟，將第2. 2. 1項(xiàng)原料在真空環(huán)境以攝氏溫度250度加溫2小時(shí)，分離燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液體、氣體雜質(zhì)，并排除草酸、碳酸，留下磷酸；
2. 2. 3第二燒結(jié)步驟，將第2. 2. 2項(xiàng)產(chǎn)物在真空環(huán)境下，經(jīng)攝氏500度燒結(jié)2小時(shí)，并分離產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)與氨氣(NH3)及氧氣(O2)；
2. 2. 4第三燒結(jié)結(jié)驟，將第2. 2. 3項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏800度燒結(jié)5小時(shí)；
2.2. 5研磨篩粉步驟，將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiFePO4粉體。2. 3產(chǎn)物未加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法，可以得到化學(xué)式LiFePO4粉體， 克容量比約為150 mAh/g,且平均粒徑D97約為25微米。3.實(shí)施例3:加入碳酸鎂且未以真空燒結(jié)的制備方法。3. 1 原料
3.1. 1 磷酸二氫氨(NH2PO4)，39. 8 克 3. 1. 2 草酸亞鐵(FeC2O4), 97. 5 克 3. 1.3 碳酸鋰(Li2CO3), 8.0 克
3. 1.4 碳酸鎂(MgCO3), 0.5 克
3. 2制備方法，加入中間破壞劑的實(shí)施例(如圖2)
3. 2. 1第一混合步驟，將第3. 1項(xiàng)所述的磷酸二氫氨、草酸亞鐵、碳酸鋰經(jīng)混合、研磨成粉體狀的均勻混合物；
3. 2. 2第一燒結(jié)步驟，將第3. 2. 1項(xiàng)原料在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以攝氏溫度300度加溫2小時(shí)， 以約每30分鐘換氮?dú)獾姆绞椒蛛x燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液體、氣體雜質(zhì)；
3. 2. 3第二混合步驟，將第3. 2. 2項(xiàng)產(chǎn)物與碳酸鎂混合、研磨成均勻混合粉體。
5
3.2.4第二燒結(jié)步驟，將第3. 2. 3項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏550度燒結(jié)2小時(shí)，并分離產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)與氨氣(NH3)及氧氣0)2)；
3. 2. 5第三燒結(jié)步驟，將第3. 2. 4項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏800度燒結(jié)3小時(shí)；
3.2. 6研磨篩粉步驟，將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiMgyFePO4粉體，y約等于0. 8%。3. 3產(chǎn)物加入碳酸鎂且未以真空燒結(jié)的制備方法，得到化學(xué)式LiMgyFePO4粉體， y=0.8 %，克容量比約為130 mAh/g，且平均粒徑D97約為8微米。4.實(shí)施例4 未加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法。4. 1 原料
4.1. 1 磷酸二氫氨(NH2PO4)，39. 8 克 4. 1. 2 草酸亞鐵(FeC2O4), 97. 5 克 4. 1.3 碳酸鋰(Li2CO3), 8.0 克
4. 3制備方法，真空燒結(jié)的實(shí)施例(如圖1)
4. 2. 1第一混合步驟，將第4. 1項(xiàng)所述的磷酸二氫氨、草酸亞鐵、碳酸鋰經(jīng)混合、研磨成粉體狀的均勻混合物。4. 2. 2第一燒結(jié)步驟，將第4. 2. 1項(xiàng)原料在真空環(huán)境以攝氏溫度300度加溫2小時(shí)，分離燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液體、氣體雜質(zhì)，排除；
4. 2. 3第二燒結(jié)步驟，將第4. 2. 2項(xiàng)產(chǎn)物在真空環(huán)境下，經(jīng)攝氏500度燒結(jié)4小時(shí)，并分離產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)與氨氣(NH3)及氧氣(O2)；
4. 2. 4第三燒結(jié)結(jié)驟，將第4. 2. 3項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏700度燒結(jié)10小時(shí)；
4.2. 5研磨篩粉步驟，將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1-5微米的LiFePO4粉體。4. 3產(chǎn)物未加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法，可以得到化學(xué)式LiFePO4粉體， 克容量比約為159 mAh/g,且平均粒徑D97約為20微米。5.實(shí)施例5:加入碳酸鎂且未以真空燒結(jié)的制備方法。5. 1 原料
5.1. 1 磷酸二氫氨(NH2PO4)，39. 8 克 5. 1. 2 草酸亞鐵(FeC2O4), 97. 5 克 5. 1.3 碳酸鋰(Li2CO3), 8.0 克
5. 1.4 碳酸鎂(MgCO3), 0.4 克
5. 2制備方法，加入中間破壞劑的實(shí)施例(如圖1)
5. 2. 1第一混合步驟，將第5. 1項(xiàng)所述的磷酸二氫氨、草酸亞鐵、碳酸鋰經(jīng)混合、研磨成粉體狀的均勻混合物；
5. 2. 2第一燒結(jié)步驟，將第5. 2. 1項(xiàng)原料在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以攝氏溫度350度加溫1小時(shí)， 以約每30分鐘換氮?dú)獾姆绞椒蛛x燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液體、氣體雜質(zhì)，排除；
5. 2. 3第二混合步驟，將第5. 2. 2項(xiàng)產(chǎn)物與碳酸鎂混合、研磨成均勻混合粉體。5.2.4第二燒結(jié)步驟，將第3. 2. 3項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏550度燒結(jié)2小時(shí)，并分離產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)與氨氣(NH3)及氧氣0)2)；
5. 2. 5第三燒結(jié)步驟，將第5. 2. 4項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏750度燒結(jié)3小時(shí)； 5. 2. 6研磨篩粉步驟，將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiMgyFePO4粉體，y約等于0. 3%。5. 3產(chǎn)物加入碳酸鎂且未以真空燒結(jié)的制備方法，得到化學(xué)式LiMgyFePO4粉體， y=0.6%，克容量比約為135 mAh/g，且平均粒徑D97約為10微米。6.實(shí)施例6:未加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法。6. 1 原料
6. 1. 1 磷酸二氫氨(NH2PO4)，39. 8 克 6. 1. 2 草酸亞鐵(FeC2O4), 97. 5 克 6. 1.3 碳酸鋰(Li2CO3), 8.0 克 6. 2制備方法，真空燒結(jié)的實(shí)施例(如圖1)
6. 2. 1第一混合步驟，將第6. 1項(xiàng)所述的磷酸二氫氨、草酸亞鐵、碳酸鋰經(jīng)混合、研磨成粉體狀的均勻混合物。6. 2. 2第一燒結(jié)步驟，將第6. 2. 1項(xiàng)原料在真空環(huán)境以攝氏溫度350度加溫2小時(shí)，分離燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液體、氣體雜質(zhì)，排除；
6. 2. 3第二燒結(jié)步驟，將第6. 2. 2項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏550度燒結(jié)4小時(shí)，并分離產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)與氨氣(NH3)及氧氣(O2)；
6. 2. 4第三燒結(jié)結(jié)驟，將第6. 2. 3項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏800度燒結(jié)10小時(shí)；
6.2. 5研磨篩粉步驟，將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiFePO4粉體。6. 3產(chǎn)物未加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法，可以得到化學(xué)式LiFePO4粉體， 克容量比約為164 mAh/g，且平均粒徑D97約為31微米。實(shí)施例7 加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法。7. 1 原料
7.1. 1 磷酸二氫氨(NH2PO4)，39. 8 克 7. 1. 2 草酸亞鐵(FeC2O4), 97. 5 克
7. 1. 3 碳酸鋰(Li2CO3), 8.0 克 7. 1.4 碳酸鎂(MgCO3)，0. 5 克 7. 3制備方法，真空燒結(jié)的實(shí)施例
7. 2. 1第一混合步驟，將第7. 1項(xiàng)所述的磷酸二氫氨、草酸亞鐵、碳酸鋰與碳酸鎂經(jīng)混合、研磨成粉體狀的均勻混合物。7. 2. 2第一燒結(jié)步驟，將第7. 2. 1項(xiàng)原料在真空環(huán)境以攝氏溫度300度加溫2小時(shí)，分離燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液體、氣體雜質(zhì)，排除；
7. 2. 3第二燒結(jié)步驟，將第7. 2. 2項(xiàng)產(chǎn)物在真空環(huán)境下，經(jīng)攝氏500度燒結(jié)4小時(shí)，并分離產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)與氨氣(NH3)及氧氣(O2)；
7. 2. 4第三燒結(jié)結(jié)驟，將第7. 2. 3項(xiàng)產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)攝氏700度燒結(jié)10小時(shí)； 7. 2. 5研磨篩粉步驟，將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiMgyFePO4粉體，y約等于0. 5% ；
7.3產(chǎn)物加碳酸鎂并以真空燒結(jié)的制備方法，可以得到化學(xué)式LiMgyFePO4粉體，y約等于0.5%，克容量比約為160 mAh/g，且平均粒徑D97約為8微米。對(duì)比實(shí)施例 1.對(duì)比實(shí)施例11. 1該對(duì)比例說明現(xiàn)有技術(shù)的正極活性物質(zhì)磷酸亞鐵鋰的制備方法 1. 2對(duì)比例一
1.2. 1原料
磷酸二氫氨(NH2PO4) 39. 8克草酸亞鐵(FeC2O4) 97. 5克碳酸鋰(Li2CO3) 8.0克。1. 2. 2在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以攝氏800度將第1. 2. 1項(xiàng)的三種原料組成的混合物進(jìn)行一次燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間為10小時(shí)。1. 2. 3將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiFePO4粉體，平均粒徑 D97約為50微米，克容量比約為115 Am/h
2對(duì)比實(shí)施例2
2.1將8. 0克的碳酸鋰(Li2CO3) ,97. 5克的草酸亞鐵O^eC2O4) ,39. 8克的磷酸二氫氨 (NH2PO4)與0. 4克的碳酸鎂(LiCO3)混合；
2. 2在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以攝氏800度將第1. 2. 2項(xiàng)的混合物進(jìn)行一次燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間為10
小時(shí)
2.3將材料研磨、篩選至最終粒徑約在1至10微米的LiMgyFePO4粉體，y約等于5%，平均粒徑D97約為40微米，克容量比約為115 Am/h
3.實(shí)施例8利用實(shí)施例1-7和對(duì)比實(shí)施例1-2制成電池 3. 1正極的制備
3. 1. 1將90克由實(shí)施例1-7與對(duì)比例1-2制得的磷酸亞鐵鋰粉體、5克粘貼劑聚偏氟乙烯(PVDF)和5克)導(dǎo)電劑碳黑加入到50克的N-吡硌烷酮甲基(NMP)中，在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的正極漿料。3. 1. 2將該正極漿料均勻地涂抹在厚度為0微米的鋁箔的兩側(cè)，然后在150°C下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為140X65毫米的正極，其中含有約5. 3克活性成分的磷酸亞鐵鋰粉體。3. 2負(fù)極的制備
3. 2. 1將90克負(fù)極活性成分天然石墨、5克粘貼劑聚偏氟乙烯(PVDF)和5克導(dǎo)電劑碳黑加入到100克的N-吡硌烷酮甲基(NMP)中，在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的負(fù)極漿料。3. 2. 2將該負(fù)極漿料均勻地涂抹在厚度為20微米的銅箔的兩側(cè)，然后在90°C下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為140X65毫米的負(fù)極，其中含有約3. 8克活性成分的天然石墨。3.3電池裝配
3. 3. 1分別將上述正極、負(fù)極與聚丙烯膜迭片制成一個(gè)方型鋰離子電池的極芯；
3.3. 2將LiF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/EMC/DEC=1 :1:1的混合溶劑中形成非水電解液；
3.3.3將該電解液以3.8 g/Ah的量注入電池鋁殼中密封，分別制成本發(fā)明實(shí)施例的鋰離子二次電池六1、42、43、44、45、46、々7與對(duì)比例的鋰離子二次電池AC1、AC2。4.電池性能測(cè)試
4.1將3. 3. 2項(xiàng)制得的鋰離子Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7及AC1、AC2電池分別放在測(cè)試柜上，先以0. 2C進(jìn)行恒流充電，充電上限至3. 75伏；擱置20分鐘后，以0. 2C的電流從3. 45伏放電至2. 0伏，記錄電池的首次放電容量。4.2按照此公式計(jì)算電池的質(zhì)量比容量質(zhì)量比容量=電池首次放電容量(毫安時(shí))/正極材料重量(克)。4. 3結(jié)果如表1如所示
表1電池性能測(cè)試數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種制備磷酸亞鐵鋰的方法，該方法包括(1)、提供鐵源、鋰源、磷源、氧源的化合物的混合物；(2)、對(duì)這些化合物進(jìn)行燒結(jié)； 其中，讓提供鐵源和鋰源的化合物的分解溫度小于提供磷源和/或氧源的化合物的分解溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，讓所述的提供鐵源和鋰源的化合物在真空環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述真空環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)的溫度為150-400°C 下，時(shí)間為1-12小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，讓在真空環(huán)境下燒結(jié)后的產(chǎn)物在還原或惰性氣氛條件下，溫度為450°C -1200°C，時(shí)間為1- 小時(shí)進(jìn)行完全反應(yīng)和/或結(jié)晶燒結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，完全反應(yīng)和/或結(jié)晶的燒結(jié)溫度為 6000C _1200°C，時(shí)間為 4-24 小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中，鐵源、鋰源化合物選自草酸根(C2O42-)或碳酸(CO32_)根的化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中，鐵源化合物選自于草酸亞鐵(Fe2C204)、草酸亞鐵水合物(O^e2C2O4. 2H20)、碳酸鐵、碳酸亞鐵或三氧化二鐵(Fe2O3)中的一種或幾種； 鋰源化合物選自于草酸鋰或碳酸鋰中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中，磷源化合物選自于磷酸二氫氨(NH2PO4) 或磷酸二氫銨(NH^2PO4)中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中，鐵、鋰、磷、氧元素的摩爾比為1:1 :1 :4。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中在燒結(jié)前或燒結(jié)過程中加入鎂元素。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所添加的鎂元素的摩爾百分比為0.2%-5%。
12.—種LiFePO4正極材料，其中，LiFePO4質(zhì)量百分比含量為90%_99%。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的材料，LiFePO4質(zhì)量百分比含量為90%_95%。
14.一種LiFePO4正極材料，其中，克容量比為145-170毫安時(shí)/克。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的材料，克容量比為150-165毫安時(shí)/克。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新的正極材料的制備方法，該方法包括(1)、提供鐵源、鋰源、磷源、氧源的化合物的混和物；(2)、對(duì)混合物進(jìn)行燒結(jié)；其中，讓提供鐵源和鋰源的化合物的分解溫度小于提供磷源和/或氧源的化合物的分解溫度。采用以上方法生產(chǎn)的正極材料，例如LiFePO4粉體，純度在90%至95%之間，克容量比為150至170毫安時(shí)/克(mAh/g)。
文檔編號(hào)H01M4/58GK102427132SQ20111039515
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者黃仁治 申請(qǐng)人:冠碩新能源(香港)有限公司, 蘇州冠碩新能源有限公司