技术领域
[0001] 本
发明属于
锂离子电池材料领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
[0002] 锂离子电池具有高比
能量、高功率
密度、长
循环寿命等优点，广泛应用于
电动车、
移动电话、
笔记本电脑、便携式摄像机等电动设备。锂离子电池的四大关键材料分别为正极材料、
负极材料、隔膜和
电解液，其中正极材料由于在锂离子电池中占有较大的比例，因此，正极材料的性能直接决定着锂离子电池的性能。
[0003] 常用锂离子电池正极材料一般是含锂的变价
金属化合物，目前广泛使用的锂离子电池正极材料主要有磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂材料等。随着电动
汽车和
电子产品的不断升级换代，对电池的要求也不断提高。锂离子动
力电池在制作过程中，
压实密度对电池性能有较大的影响。一般来说，压实密度越大，同规格型号电池的容量就越高，所以压实密度也被看做材料
能量密度的参考指标之一。可以认为，在电池规格型号固定、工艺条件一定的条件下，压实密度越大，
单体电池的容量越高，电池的单位综合成本也越低。目前市场上大部分磷酸铁锂材料的压实密度较低，仅能达到2.1～2.3g/cm3左右。并且随着电池容量的增加，一般其循环寿命呈现下降趋势。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明有必要提供一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法和锂离子电池，通过在制备过程中引入
钛酸锂作为
助熔剂，在
烧结过程中促进晶粒尺寸的长大，提高材料的压实性能，同时对材料表面进行包覆，提升材料循环性能，解决了现有的磷酸铁锂正极材料压实密度低，循环性能不佳的技术问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007] 将去离子
水、磷酸铁、
碳酸锂和
葡萄糖搅拌均匀，得到混合浆料；
[0008] 将所述混合浆料进行一次
研磨得到粗磨浆料后，再进行二次研磨得到细磨浆料；
[0009] 将所述细磨浆料进行离心式
喷雾干燥后得到干燥物料，将所述干燥物料与钛酸锂进行混合，得到磷酸铁锂前驱体；
[0010] 将所述磷酸铁锂前驱体在氮气气氛下进行固相烧结，得到磷酸铁锂烧结体；
[0011] 将所述磷酸铁锂烧结体进行气流
粉碎分级，制得所述磷酸铁锂正极材料。
[0012] 进一步的，所述磷酸铁、碳酸锂和葡萄糖的
质量比为1:(0.245-0.255):(0.10-0.15)，所述混合浆料的固含量在32～48％之间。
[0013] 进一步的，所述粗磨浆料的粒度为D50≤25μm、D97≤90μm。
[0014] 进一步的，所述细磨浆料的粒度为D10≥200nm、470nm≤D50≤630nm、D97≤2.5μm。
[0015] 进一步的，所述干燥物料与所述钛酸锂的质量比为1:(0.003-0.006)。
[0016] 进一步的，所述固相烧结的烧结
温度为680～750℃，烧结时间为10h。
[0017] 进一步的，所述磷酸铁锂正极材料的粒度为D10≥0.3μm、0.6μm≤D50≤1.5μm、D97≤5μm。
[0018] 本发明还提供了一种磷酸铁锂正极材料，其采用上述制备方法制得。
[0019] 本发明还提供了一种锂离子电池，其包括正极材料，所述正极材料为前述磷酸铁锂正极此材料。
[0020] 与
现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0021] 本发明通过引入钛酸锂对磷酸铁锂正极材料进行改性，一方面促进烧结过程中晶粒尺寸的长大，提高材料压实性能，并对材料进行表面包覆，提升材料循环性能；另一方面降低了磷酸铁锂材料制备过程中高温固相烧
结温度和烧结时间，降低了
能源消耗并提升了生产效率。
附图说明
[0022] 图1为本发明
实施例和对比例中磷酸铁锂正极材料的电池循环曲线。
具体实施方式
[0023] 为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施方式对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
[0024] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的
说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
[0025] 本发明的实施方式中公开了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0026] 将去离子水、磷酸铁、碳酸锂和葡萄糖搅拌均匀，得到混合浆料；
[0027] 将所述混合浆料进行一次研磨得到粗磨浆料后，再进行二次研磨得到细磨浆料；
[0028] 将所述细磨浆料进行离心式喷雾干燥后得到干燥物料，将所述干燥物料与钛酸锂进行混合，得到磷酸铁锂前驱体；
[0029] 将所述磷酸铁锂前驱体在氮气气氛下进行固相烧结，得到磷酸铁锂烧结体；
[0030] 将所述磷酸铁锂烧结体进行气流粉碎分级，制得所述磷酸铁锂正极材料。
[0031] 进一步方案，在本发明的一些实施方式中，所述磷酸铁、碳酸锂和葡萄糖的质量比为1:(0.245-0.255):(0.10-0.15)，所述混合浆料的固含量在32～48％之间。
[0032] 进一步方案，所述粗磨浆料的粒度为D50≤25μm、D97≤90μm(
修改后)。
[0033] 进一步方案，所述细磨浆料的粒度为D10≥200nm、470nm≤D50≤630nm、D97≤2.5μm。
[0034] 进一步方案，所述干燥物料与所述钛酸锂的质量比为1:(0.003-0.006)。
[0035] 进一步方案，在本发明的一些实施方式中，所述固相烧结的烧结温度为680～750℃，，烧结时间为10h。
[0036] 进一步的，所述磷酸铁锂正极材料的粒度为D10≥0.3μm、0.6μm≤D50≤1.5μm、D97≤5μm。
[0037] 本发明的实施方式中还公开了一种磷酸铁锂正极材料，其采用如上述制备方法制得。本发明中的磷酸铁锂正极材料具有较高的压实密度且循环性能佳。
[0038] 本发明一种锂离子电池，其包括正极材料，所述正极材料采用上述制备方法制得。采用本发明中的磷酸铁锂正极材料制备锂离子电池，这里对锂离子电池的制备方法和其他材料不做具体的限定，只要正极材料采用本发明中的制备方法制得即可，得到的锂离子电池循环性能优异。
[0039] 下面通过具体的实施例对本发明的技术方案做进一步清楚完整的说明。
[0040] 实施例1
[0041] 将20kg去离子水添加到搅拌釜中，再向其中加入10kg磷酸铁、2.45kg碳酸锂、1kg葡萄糖，充分搅拌分散均匀得到固含量为37.23％的混合浆料；
[0042] 将所述混合浆料转移到粗磨砂磨机中进行一次研磨，得到粗磨浆料，其中粗磨浆料粒度为D50＝21μm、D97＝75μm；
[0043] 将所述粗磨浆料转移到细磨砂磨机中再进行二次研磨，得到细磨浆料，其中细磨浆料粒度为D10＝236nm、D50＝524nm、D97＝2.11μm；
[0044] 将所述细磨浆料进行离心式喷雾干燥，得到干燥物料；
[0045] 将所述干燥物料与钛酸锂按质量比为1:0.005进行混合并均匀包覆，得到磷酸铁锂前驱体；
[0046] 将所述磷酸铁锂前驱体在氮气气氛下690℃进行高温固相烧结10h，得到磷酸铁锂烧结体；
[0047] 将所述磷酸铁锂烧结体进行气流粉碎分级，其中分级料粒度为D10＝0.37μm、D50＝0.86μm、D97＝3.24μm，制得磷酸铁锂正极材料。
[0048] 实施例2
[0049] 将15kg去离子水添加到搅拌釜中，再向其中加入10kg磷酸铁、2.52kg碳酸锂、1.1kg葡萄糖，充分搅拌分散均匀得到固含量为43.75％的混合浆料；
[0050] 将所述混合浆料转移到粗磨砂磨机中进行一次研磨，得到粗磨浆料，其中粗磨浆料粒度为D50＝20μm、D100＝73μm。
[0051] 将所述粗磨浆料转移到细磨砂磨机中再进行二次研磨，得到细磨浆料，其中细磨浆料粒度为D10＝231nm、D50＝603nm、D97＝1.96μm；
[0052] 将所述细磨浆料进行离心式喷雾干燥，得到干燥物料；
[0053] 将所述干燥物料与钛酸锂按质量比为1:0.003进行混合并均匀包覆，得到磷酸铁锂前驱体；
[0054] 将所述磷酸铁锂前驱体在氮气气氛下690℃进行高温固相烧结10h，得到磷酸铁锂烧结体；
[0055] 将所述磷酸铁锂烧结体进行气流粉碎分级，其中分级料粒度为D10＝0.41μm、D50＝0.92μm、D97＝2.03μm，制得磷酸铁锂正极材料。
[0056] 对比例
[0057] 将15kg去离子水添加到搅拌釜中，再向其中加入10kg磷酸铁、2.56kg碳酸锂、1.2kg葡萄糖，充分搅拌分散均匀得到混合浆料；
[0058] 将所述混合浆料转移到粗磨砂磨机中进行一次研磨，得到粗磨浆料，其中粗磨浆料粒度为D50＝27μm、D97＝91.3μm。
[0059] 将所述粗磨浆料转移到细磨砂磨机中再进行二次研磨，得到细磨浆料，其中细磨浆料粒度为D10＝241nm、D50＝713nm、D97＝3.07μm；
[0060] 将所述细磨浆料进行离心式喷雾干燥，得到磷酸铁锂前驱体；
[0061] 将所述磷酸铁锂前驱体在氮气气氛下760℃进行高温固相烧结14h，得到磷酸铁锂烧结体；
[0062] 将所述磷酸铁锂烧结体进行气流粉碎分级，其中分级料粒度为D10＝0.28μm、D50＝1.68μm、D97＝6.62μm，制得磷酸铁锂正极材料。
[0063] 将实施例1-2和对比例中所得的磷酸铁锂正极材料分别与SP、PVDF按照96％:1.5％:2.5％合浆后涂覆在集
流体上并匹配相同负极材料在同一电池制作平台上制做相同规格型号的锂离子电池，并分别对实施例1-2和对比例中的磷酸铁锂正极材料及其制成的全电池进行相关性能的测试，结果如表1和图1中所示的：
[0064] 表1实施例1-2和对比例性能测试结果
[0065] 编号 压实密度(g/cm3) 全电池容量(Ah) 循环3000周容量保持率(％)实施例1 2.61 15.50 81.3％实施例2 2.59 15.49 80.6％
对比例 2.23 14.42 71.2％
[0066] 从表1和图中1中可以看出，在相同的实验条件下，实施例1和2制备的磷酸铁锂正极材料具有更高的压实密度，因而采用其制得的全电池具有更高的容量，此外，经过钛酸锂包覆后，实施例1和2制备的磷酸铁锂正极材料在3000周循环后容量保持率大于80％，明显由于普通的磷酸铁锂正极材料的压实密度和循环性能。
[0067] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0068] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
