磷酸铁锂材料的制备方法、正极片及电池与流程

本申请涉及磷酸铁锂材料领域，具体涉及一种磷酸铁锂材料的制备方法、正极片及电池。

背景技术：

1、相较于其它锂离子电池正极材料，磷酸铁锂电池在安全性、循环寿命、生产成本等综合指标上更具有优势。目前，磷酸铁锂电池已经被广泛应用到电动车、汽车、船舶、储能在内的诸多领域，成为现阶段最具发展的动力电池之一。然而，体积能量密度不高限制了磷酸铁锂正极材料的应用，而体积能量密度的关键则在于提高压实密度。

2、现有技术中，提高磷酸铁锂材料的压实密度的方法包括：增大磷酸铁锂材料的粒径以及减小磷酸铁锂表面的碳包覆量。然而，材料粒径的增大会造成其容量发挥减小、倍率性能变差；减少颗粒表面的碳包覆量则导致材料容易团聚。而且，上述方法工艺繁琐。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种能够提高磷酸铁锂材料的压实密度的制备方法，且该方法工艺简单。

2、本申请提供一种磷酸铁锂材料的制备方法，包括如下步骤：

3、向磷酸铁锂前驱体中加入金属粉，所述金属粉包括锑粉或铋粉的至少一种，混合均匀后得到烧结前驱体；

4、烧结所述烧结前驱体；

5、将烧结后的所述烧结前驱体自然冷却至室温并进行破碎，得到粉末状的磷酸铁锂材料。

6、可选地，所述烧结包括以下步骤：

7、在250-650℃下烧结2-4小时，之后升温至750～800℃烧结8-12小时，升温速率为2～5℃/min，所述烧结在真空条件或在流速在10～40l/min的保护性气氛中进行，所述保护性气氛中氧含量在50ppm以下。

8、可选地，所述金属粉的质量为所述磷酸铁锂前驱体的质量的3-10％。

9、可选地，所述磷酸铁锂前驱体的粒径为0.3-2μm。

10、可选地，所述金属粉的粒度小于20μm。

11、可选地，所述磷酸铁锂前驱体包括锂源、铁源和碳源，所述锂源与所述铁源的摩尔比为0.96-1.04，所述碳源的质量为所述锂源和所述铁源总质量的5-15％，所述铁源或所述锂源包括磷酸根。

12、可选地，所述磷酸铁锂前驱体的制备包括：

13、按照化学计量比混合所述锂源、所述铁源和所述碳源，并加入去离子水，得到混合物；

14、对所述混合物进行湿法球磨并干燥。

15、本申请还提供一种正极片，包括正极材料，所述正极材料包括所述的磷酸铁锂材料的制备方法得到的磷酸铁锂材料。

16、本申请还提供一种电池，所述电池包括所述的正极片。

17、与现有技术相比，本申请在磷酸铁锂前驱体中均匀混合锑粉或铋粉，使得锑粉或铋粉均匀分散至磷酸铁锂前驱体的颗粒间隙。由于锑粉或铋粉具有热缩的特殊性质，随着温度的升高，晶体结构和原子排布方式会发生变化，原子排布更紧密而导致体积缩小。在烧结形成磷酸铁锂的步骤中，锑粉或铋粉将带动磷酸铁锂前驱体颗粒紧紧收缩在一起，减少磷酸铁锂前驱体的颗粒与颗粒之间的间距，从而能够至少提高磷酸铁锂材料的压实密度至2.7g/cm3。另外，本申请仅对磷酸铁锂前躯体进行收缩处理，无需再额外增大磷酸铁锂颗粒的大小或减少颗粒表面的碳包覆量，利于简化制备磷酸铁锂的工艺。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述烧结包括以下步骤：

3.如权利要求1所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉的质量为所述磷酸铁锂前驱体的质量的3-10％。

4.如权利要求1所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂前驱体的粒径为0.3-2μm。

5.如权利要求4所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉的粒度小于20μm。

6.如权利要求1所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂前驱体包括锂源、铁源和碳源，所述锂源与所述铁源的摩尔比为0.96-1.04，所述碳源的质量为所述锂源和所述铁源总质量的5-15％，所述铁源或所述锂源包括磷酸根。

7.如权利要求6所述的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂前驱体的制备包括：

8.一种正极片，包括正极材料，其特征在于，所述正极材料包括如权利要求1至7中任一项所述的磷酸铁锂材料的制备方法得到的磷酸铁锂材料。

9.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求8所述的正极片。

技术总结本申请提供一种磷酸铁锂材料的制备方法，包括如下步骤：向磷酸铁锂前驱体中加入金属粉，金属粉包括锑粉或铋粉的至少一种，混合均匀后得到烧结前驱体；烧结烧结前驱体；将烧结后的烧结前驱体自然冷却至室温并进行破碎，得到粉末状的磷酸铁锂材料。本申请提供的制备方法工艺简单，能够提高磷酸铁锂的压实密度。本申请还提供包括磷酸铁锂的正极片以及包括正极片的电池。技术研发人员：李磊,徐杰,李阳,梅瑰,张文新,张勇,宫文刚,魏俊杰,林志杰受保护的技术使用者：厦门厦钨新能源材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17