一种铁酸锂正极补锂剂的制备方法与流程

本申请涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种铁酸锂正极补锂剂的制备方法。

背景技术：

1、近年来，锂离子电池已经被广泛应用于便携式电源、电动车、无人机等领域的储能器件。随着这些储能器件的快速发展，对于锂离子电池高能量密度也提出更高的要求。锂离子电池在首次充电过程中，电解液中的有机溶剂会夺走来自正极的锂离子，并在负极表面还原分解生成电解质相界面膜(sei)，该界面具备固态电解液的性质，对于锂离子电池性能的发挥至关重要。sei膜具有有机溶剂不溶性，可以在有机电解液中稳定存在，能有效防止溶剂分子的共嵌入，从而提高电极的循环性能和使用寿命。然而，形成sei膜的过程是不可逆的，因此会永久性的消耗来自正极的li+，降低锂离子电池的首次循环效率,进而降低锂离子电池的能量密度。为了弥补首次充放电过程中损失的活性锂，目前主流技术包括正极补锂和负极补锂。

2、中国专利公开号cn109301242a公开了一种锂离子电池正极补锂材料铁酸锂的制备方法及应用。该方法以含锂材料为锂源，含铁的材料为铁源，络合剂和溶剂为原料合成稳定的溶胶，溶胶经过干燥后获得干凝胶，干凝胶在惰性气氛的保护下，经过烧结得到正极补锂材料铁酸锂，该方法具有工艺设备简单，获得的铁酸锂的正极补锂材料结构完整，纯度高，用作锂离子电池补锂剂材料充电容量大，放电容量微小，从而补充锂电池首次充放电过程中锂离子的损失。

3、由于金属锂是高反应活性的碱金属，它会与水剧烈反应，对环境要求也十分高，安全性也难以保证，相对而言，正极补锂工艺的安全性好，对现有的生产工艺没有影响，对比于上述对比文件，在环境稳定性、经济性、提高电池能量密度等方面还是存在不足，不能为电池首次充放电提供充足的活锂性。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的铁酸锂对环境要求敏感的技术问题之一。为此，本申请提出一种铁酸锂正极补锂剂的制备方法，可直接制备环境稳定的碳包覆铁酸锂，经过碳包覆的铁酸锂可以有效隔绝外界环境中的水分，提高了材料的稳定性。

2、根据本申请实施例的一种铁酸锂正极补锂剂的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1、复合锂盐制备，复合锂盐为两种不同锂源按照一定比例经机械方法得到的混合物，如xlioh·yli2o·zh2o,其中，x、y为质量分数，0<x<0.5，y＝1-x，z表示结晶水含量，0≤z≤1；

4、步骤2、复合锂盐、铁源混合：将步骤1锂源与铁源按照摩尔比1.03-1.20：1进行混合，混合搅拌0.5-4h，得到锂盐和铁源的混合粉体；

5、步骤3、复合锂盐、铁源的混合体与碳源混合：将步骤2混合粉体中加入适量碳源，进行混合，得到锂盐、铁源与碳源的混合粉体；

6、步骤4、烧结：将步骤3中得到的混合粉体在惰性气氛中，升温、保温一段时间后，冷却至室温破碎；然后再次升温升温、保温后，继续在惰性气氛中炉内自然降温到室温，得到碳包覆铁酸锂材料；

7、步骤5、破碎：将上述烧结材料以转速300-1000rpm，破碎15-60min，过筛200-400目，得到锂离子电池正极材料。

8、根据本申请的一些实施例，步骤1中，锂源为碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化锂-氧化锂复合物、氧化锂、氧化锂-碳酸锂复合物中的一种。

9、根据本申请的一些实施例，步骤1中，锂源的质量纯度>99％。

10、根据本申请的一些实施例，步骤2中，铁源可以为氧化铁、四氧化三铁、硝酸铁、硝酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、柠檬酸铁、硫酸亚铁、氢氧化铁中的至少一种。

11、根据本申请的一些实施例，步骤3中，碳源的质量比的0.5-5％，混合时间0.5-3h。

12、根据本申请的一些实施例，步骤3中，碳源可以为蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。

13、根据本申请的一些实施例，步骤4中，混合粉体以2-8℃/min速度升温至400-550℃，保温6-8h后冷却至室温，之后以2-8℃/min速度升温至700-900℃，保温8-12h，再次自然降温至室温。

14、根据本申请的一些实施例，步骤4中，惰性气氛中气体可以为氮气、氩气中的一种。

15、本申请的有益效果是：本发明制备的碳包覆铁酸锂对环境要求不苛刻，并且能够有效弥补锂电池首次充放电过程中损失的活性锂，可以和正极材料一起涂布，操作容易，不虚对现有产业进行改造，有效降低了成本，同时，铁酸锂通过碳包覆能够避免铁酸锂和水、二氧化碳接触，提高了碳包覆铁酸锂材料的稳定性，将铁酸锂材料用于制备锂电池，可以提高锂电池首次充放电比容量，提高首次充放电效率，该制备过程简单，易于实现工业化生产，具有经济性和可放大性。

16、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，锂源为碳酸锂、氢氧化锂、氢氧化锂-氧化锂复合物、氧化锂、氧化锂-碳酸锂复合物中的一种。

3.根据权利要求1所述的铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，锂源的质量纯度>99％。

4.根据权利要求1所述的铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，步骤2中，铁源可以为氧化铁、四氧化三铁、硝酸铁、硝酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、柠檬酸铁、硫酸亚铁、氢氧化铁中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，步骤3中，碳源的质量比的0.5-5％，混合时间0.5-3h。

6.根据权利要求1所述的铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，步骤3中，碳源可以为蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，混合粉体以2-8℃/min速度升温至400-550℃，保温6-8h后冷却至室温，之后以2-8℃/min速度升温至700-900℃，保温8-12h，再次自然降温至室温。

8.根据权利要求1所述的铁酸锂正极补锂剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，惰性气氛中气体可以为氮气、氩气中的一种。

技术总结本申请实施例提供一种铁酸锂正极补锂剂的制备方法，涉及锂离子电池领域。一种铁酸锂正极补锂剂的制备方法，包括以下步骤：复合锂盐制备；复合锂盐、铁源混合；复合锂盐、铁源的混合体与碳源混合；烧结和破碎，铁酸锂通过碳包覆能够避免铁酸锂和水、二氧化碳接触，提高了碳包覆铁酸锂材料的稳定性，将铁酸锂材料用于制备锂电池，可以提高锂电池首次充放电比容量，提高首次充放电效率，该制备过程简单，易于实现工业化生产，具有经济性和可放大性。技术研发人员：蒋国强,翁军伟,冯子君,陈电华,姜伟伟受保护的技术使用者：宁夏百川新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16