一种正菱形磷酸铁锂粉体正极材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种正菱形磷酸铁锂粉体正极材料的制备方法，属于磷酸铁锂正极材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着资源紧缺、环境污染问题的日益突出，新能源尤其是以锂离子电池为代表的能源储能器件迅速发展，不断在电动汽车、医疗器械和通讯设备等领域代替镍镉、镍氢等传统蓄电池。磷酸铁锂因其具有诸多优点而被认为是能够代替钴酸锂成为下一代锂离子电池正极材料的首选。磷酸铁锂正极材料，首先是由Goodenough小组在1997年发现的。该材料由FeO6A面体和PO 4四面体共边连接，形成稳定的橄榄石结构骨架，锂离子可以从b轴方向自由脱出嵌入，锂离子运动过程中不会发生很大的晶格畸变，有非常良好的安全性，是目前最有前景的动力电池正极材料，LiFeP04具有170mAh/g的高理论比容量，550Wh/Kg的高能量密度，循环稳定性好，环境友好，成本低，被广泛看好并投入大量研究。但磷酸铁锂正极材料振实密度较低。一般只能达到1.3-1.5g/mL，低的振实密度可以说是磷酸铁锂的最大缺点。这一缺点决定了它在小型电池如手机电池等没有优势。即使它的成本低，安全性能好，稳定性好，循环次数高，但如果体积太大，也只能小量的取代钴酸锂，这一缺陷也导致其无法大规模的应用。因此研究出一种振实密度较高的磷酸铁锂正极材料，对相关领域的发展具有一定的推动作用。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题:针对目前的磷酸铁锂正极材料振实密度较低弊端，提供了一种正菱形磷酸铁锂粉体正极材料的制备方法，本发明通过水热法制备出正菱形磷酸铁锂粉体正极材料，使磷酸铁锂粉体紧密结合，提高了其振实密度。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)分别称量300mL和375mL的去离子水于两个体积为IL的I号和2号烧杯中，再称量10gL1H.H2O颗粒于I号烧杯中，称量80mL的1.25mol/L的H3PO4S液于2号烧杯中，分别对上述两个烧杯进行磁力搅拌，搅拌速率为500?800r/min，磁力搅拌30?40min ；
(2)待磁力搅拌完成后，称取50?60gFeSO4.7H20颗粒于2号烧杯中，对其搅拌混合使其完全溶解，待完全溶解后，缓慢滴加30?40mL的维生素C酸试剂于2号烧杯中，按3s/滴的速度，在500?800r/min搅拌速度下混合搅拌至完全滴加完成；
(3)待维生素C酸试剂完全滴加完成后，将I号烧杯中L1H溶液，在500?800r/min转速下，缓慢倒入2号烧杯中，倒入时进行pH检测，待其pH为7.0?7.5时即可停止L1H溶液倒入，得混合溶液；
(4)将上述制备的混合溶液和无水乙醇按体积比1:3比例，在800?1200r/min转速下磁力搅拌至溶液呈灰蓝色，再对其减速至500?600r/min磁力搅拌3?5h后停止搅拌，使其充分反应形成灰蓝色凝胶； (5)将上述制备的灰蓝色凝胶置于鼓风干燥箱中，在温度85?90°C下干燥10?12h，使其变色形成绿色固体干凝胶，随后将其置于管式气氛炉中，对其通入氩气排除空气后，在氩气气氛、温度为800?1000°C下，煅烧20?24h，最后使其自然冷却，即可制备得一种正菱形磷酸铁锂粉体正极材料。
[0005]本发明制备得到的正菱形磷酸铁锂粉体正极材料为绿色粉体，振实密度达1.8?1.5g/mL，比容量达200mAh/g以上。
[0006]本发明的应用方法:取0.045?0.052g制备的正菱形磷酸铁锂正极材料作为正极材料粉末，加入0.005?0.007g乙炔黑和0.003?0.005g聚四氟乙烯，搅拌使之混合均匀，压制成直径6?8mm的极片，于101° C下烘10?12h，置于手套箱中封装电池，静置12?14h即可，检测其振实密度达1.8?2.5g/mL，比容量达200mAh/g以上，具有较高的振实密度和较好的导电性能。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备出正菱形磷酸铁锂粉体正极材料，使磷酸铁锂粉体紧密结合，提高了其振实密度，振实密度达1.8?2.5g/mL ;
(2)该方法制备简单，导电性能好，低温放电性能好，锂离子扩散快。
【具体实施方式】
[0008]首先分别称量300mL和375mL的去离子水于两个体积为IL的I号和2号烧杯中，再称量10gL1H.H2O颗粒于I号烧杯中，称量80mL的1.25mol/L的H3PO4S液于2号烧杯中，分别对上述两个烧杯进行磁力搅拌，搅拌速率为500?800r/min，磁力搅拌30?40min ;待磁力搅拌完成后，称取50?60gFeS04.7H20颗粒于2号烧杯中，对其搅拌混合使其完全溶解，待完全溶解后，缓慢滴加30?40mL的维生素C酸试剂于2号烧杯中，按3s/滴的速度，在500?800r/min搅拌速度下混合搅拌至完全滴加完成；待维生素C酸试剂完全滴加完成后，将I号烧杯中L1H溶液，在500?800r/min转速下，缓慢倒入2号烧杯中，倒入时进行pH检测，待其pH为7.0?7.5时即可停止L1H溶液倒入，得混合溶液；然后将上述制备的混合溶液和无水乙醇按体积比1:3比例，在800?1200r/min转速下磁力搅拌至溶液呈灰蓝色，再对其减速至500?600r/min磁力搅拌3?5h后停止搅拌，使其充分反应形成灰蓝色凝胶；最后将上述制备的灰蓝色凝胶置于鼓风干燥箱中，在温度85?90°C下干燥10?12h，使其变色形成绿色固体干凝胶，随后将其置于管式气氛炉中，对其通入氩气排除空气后，在氩气气氛、温度为800?1000°C下，煅烧20?24h，最后使其自然冷却，即可制备得一种正菱形磷酸铁锂粉体正极材料。
[0009]实例I
首先分别称量300mL和375mL的去离子水于两个体积为IL的I号和2号烧杯中，再称量10gL1H.H2O颗粒于I号烧杯中，称量80mL的1.25mol/L的H3PO4S液于2号烧杯中，分别对上述两个烧杯进行磁力搅拌，搅拌速率为500r/min，磁力搅拌30min ;待磁力搅拌完成后，称取50g FeSO4.7H20颗粒于2号烧杯中，对其搅拌混合使其完全溶解，待完全溶解后，缓慢滴加30mL的维生素C酸试剂于2号烧杯中，按3s/滴的速度，在500r/min搅拌速度下混合搅拌至完全滴加完成；待维生素C酸试剂完全滴加完成后，将I号烧杯中L1H溶液，在500r/min转速下，缓慢倒入2号烧杯中，倒入时进行pH检测，待其pH为7.0?7.5时即可停止L1H溶液倒入，得混合溶液；然后将上述制备的混合溶液和无水乙醇按体积比1:3比例，在800r/min转速下磁力搅拌至溶液呈灰蓝色，再对其减速至500r/min磁力搅拌3h后停止搅拌，使其充分反应形成灰蓝色凝胶；最后将上述制备的灰蓝色凝胶置于鼓风干燥箱中，在温度85°C下干燥10h，使其变色形成绿色固体干凝胶，随后将其置于