一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种动力锂电池材料，具体涉及一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正 极材料，其安全性能与循环寿命是其它电池材料无法比拟的，满足了电动车频繁充放电的 需要，而且以磷酸铁锂为正极材料的大容量锂离子电池更易串联使用，可以为电动车提供 更高的动力。另外，磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿 命长等优点，是新一代动力锂离子电池的理想正极材料。
[0003] 磷酸铁锂堆积密度低和导电性差的缺点阻碍了其实际应用。研究者们为了提高导 电性，在材料中掺入导电石墨等碳材料，这又显著降低了材料的堆积密度，掺碳磷酸铁锂的 振实密度一般只有I. 0~I. 2g/cm3,而商品钴酸锂的振实密度一般为2. 0~2. 4g/cm3,如此 低的堆积密度使得磷酸铁锂的体积比容量与钴酸锂相差很多，制成的电池体积较大，很难 应用于实际；另外，掺杂的导电石墨通常为球形，与磷酸铁锂形成点接触，为了形成良好的 通路，掺杂量较大，从而导致磷酸铁锂正极材料的体积较大。
[0004] 如何在保证磷酸铁锂正极材料导电性能的同时提高其振实密度，是有效提高锂电 池的电容量，为其实际应用奠定基础的关键技术。
【发明内容】
[0005] 本文提供了一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，解决了磷酸铁锂的振实密度 低和导电性差的问题，为锂电池性能的进一步提高奠定基础。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0008] 1)磷酸铁锂/碳纳米管复合物的制备：将磷酸铁锂与碳纳米管混合，高能球磨 3 ~20h ;
[0009] 2)复合物造粒：将步骤1)所得复合物与粘结剂混匀，造粒得1~10 μ m粒径的磷 酸铁锂/碳纳米管复合微粒；
[0010] 3)锂电池正极材料的制备
[0011] a.将步骤2)所得复合微粒与石墨烯纳米片混合，经混粉5~30h得表面包覆有石 墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物；
[0012] b.将步骤a所得包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物与粘结剂混 合、匀浆及干燥，再于180~220°C下高温真空处理。
[0013] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第一优选技术方案，步骤1)所述磷酸 铁锂与碳纳米管混合的质量比为100 : 1~1 : 1。
[0014] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第二优选技术方案，步骤1)所述磷酸 铁锂与碳纳米管混合的质量比为20 : 1。
[0015] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第三优选技术方案，步骤1)所述高能 球磨的球料比为11 : 1~10 : 1。
[0016] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第四优选技术方案，所述粘结剂为海藻 酸钠、壳聚糖、羟甲基纤维素钠或聚丙烯酸。
[0017] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第五优选技术方案，步骤2)所述粘结 剂与复合物中磷酸铁锂的质量比I : 1~1 : 50。
[0018] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第六优选技术方案，步骤a所述复合微 粒中磷酸铁锂与石墨稀纳米片的质量比为100 : 1~1 : 1。
[0019] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第七优选技术方案，步骤a所述复合微 粒中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为20 : 1。
[0020] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第八优选技术方案，步骤b所述粘结剂 与复合物中磷酸铁锂的质量比I : 1~1 : 50。
[0021] 所述磷酸铁锂电池正极材料的制备方法的第九优选技术方案，步骤b所述真空处 理的温度为200 °C。
[0022] 与最接近的现有技术比，本发明具有如下优点：
[0023] 1)本发明制备的正极材料中内部交互成导电网络的碳纳米管和表面包覆的石墨 烯纳米片可极大提高正极材料的导电性，提高电池的功率密度和充放电速度，可有效提高 的锂电池的电容量，放电比容量高达169. 2mAh · g \ IOC倍率1000次循环后比容量保持率 大于92% ;
[0024] 2)本发明方法对磷酸铁锂与碳纳米管的复合物采用造粒的制备工艺，在保证正极 材料导电性的同时提高了其振实密度，减小了导电碳材料的体积。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0026] 实施例1
[0027] -种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0028] 1)磷酸铁锂/碳纳米管复合物的制备：称取100g磷酸铁锂纳米粉、5g碳纳米管混 合均匀后装入不锈钢球磨罐中，高能球磨IOh ;
[0029] 2)复合物造粒：将步骤1)所得复合物与IOg聚丙烯酸混匀，造粒得1~10 μπι粒 径的磷酸铁锂/碳纳米管复合微粒；
[0030] 3)锂电池正极材料的制备
[0031 ] a.将步骤2)所得复合微粒与5g石墨烯纳米片混合，于混粉机中混粉20h得表面 包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物；
[0032] b.将步骤a所得包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物与5g聚丙烯 酸混合、搅拌制成浆料，将其涂抹于铝箱集流体上，待干燥后，进行20(TC高温真空处理，即 可作为锂电池电极材料应用。
[0033] 实施例2
[0034] -种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0035] 1)磷酸铁锂/碳纳米管复合物的制备：称取100g磷酸铁锂纳米粉、IOg碳纳米管 混合均匀后装入不锈钢球磨罐中，高能球磨15h ;
[0036] 2)复合物造粒：将步骤1)所得复合物与15g聚丙烯酸混匀，造粒得1~10 μπι粒 径的磷酸铁锂/碳纳米管复合微粒；
[0037] 3)锂电池正极材料的制备
[0038] a.将步骤2)所得复合微粒与Sg石墨烯纳米片混合，于混粉机中混粉25h得表面 包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物；
[0039] b.将步骤a所得包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物与5g聚丙烯 酸混合、搅拌制成浆料，将其涂抹于铝箱集流体上，待干燥后，进行180°C高温真空处理，即 可作为锂电池电极材料应用。
[0040] 实施例3
[0041] -种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0042] 1)磷酸铁锂/碳纳米管复合物的制备：称取80g磷酸铁锂纳米粉、5g碳纳米管混 合均勾后装入不锈钢球磨罐中，高能球磨8h ;
[0043] 2)复合物造粒：将步骤1)所得复合物与6g聚丙烯酸混匀，造粒得1~ΙΟμπι粒 径的磷酸铁锂/碳纳米管复合微粒；
[0044] 3)锂电池正极材料的制备
[0045] a.将步骤2)所得复合微粒与4g石墨烯纳米片混合，于混粉机中混粉15h得表面 包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物；
[0046] b.将步骤a所得包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/碳纳米管复合物与5g聚丙烯 酸混