一种高安全性磷酸铁锂正极材料的生产工艺

技术领域

本发明属于锂离子电池制备领域，具体的说是提供一种高安全性磷酸铁锂正极材料的生产工艺。

背景技术

锂离子二次电池作为一种新型高能二次电源，以其能量密度高、循环寿命长、环境友好型等优点而受到人们的青睐，而锂离子电池安全性能是决定电池能否推广应用的关键所在。目前提高锂离子电池安全性能的主要方法有：选用安全性的锂离子正负极改性材料、使用陶瓷隔膜、使用功能性电解液及其优化电池结构设计。而国内大多从选用陶瓷隔膜、选用功能性电解液及其优化结构设计以提高锂离子电池的安全性能。针对目前存在的产业化瓶颈，理论上可以通过小粒径、碳包覆以及添加碳纳米管来改善导电性能，通过烧结工艺优化提升压实密度，以及通过补锂技术提升循环性能。不过本质上是要做到性能指标的平衡以及成本的可控性，例如液相法更利于做出小粒径材料，但需要通过烧结二次结晶以提升压实密度；碳纳米管的添加、补锂技术的应用会改善导电性能、循环次数，但也要考虑工艺、材料应用所带来成本增加。

发明内容

本发明正是基于目前只从外部方面提高锂离子电池安全性能存在的不足，本发明目的是提供了一种高安全性磷酸铁锂正极材料的生产工艺，通过对锂离子正极材料进行改性，可以从根本上提高锂离子电池的安全性能，同时通过对正极材料的表面改性又可以提高锂离子的循环性能。

本发明公开了一种高安全性磷酸铁锂正极材料的生产工艺，其特征在于，该生产工艺包括如下步骤：

1）、将溶液A与溶液B反应，并在包覆机中进行包覆，并经过干燥得到复合材料B即为高安全性磷酸铁锂正极材料。

2）、所述的溶液A为由功能性物质、粘结剂、导电剂1、导电剂2组，其比例为（80~90）：（1~10）：（1~10）：（0.1~1）；

其中导电剂1为SP、碳纳米管、石墨烯、炭黑的一种。

其中导电剂2为偏铝酸锂，其粒径为（0.5~5）µm，气孔率为（5~20）%。

所述的粘结剂为：磷酸1～13%、乙醇2～4%、聚偏氟乙烯20～45%、N-甲基吡咯烷酮（NMP）6～18%、酚醛树脂5～9%、氨基树脂2～3%、聚丙烯酸脂6～11%、羧甲基纤维素钠1～4%、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶10～30%、聚酰亚胺3～17%。

所述的功能性物质为含磷化合物或含氮化合物中的一种；其中含磷化合物为：聚磷酸铵，季戊四醇三聚氰、胺磷酸酯及其衍生物、多聚磷酸铵及其衍生物；含氮化合物为，聚二甲基硅氧烷及其衍生物和三聚氰胺焦磷酸盐及其衍生物中的一种或多种。

3）、所述的溶液B为含磷酸根离子、铁源和氧化剂的溶液；溶液A中的导电剂离子与溶液B中的磷酸根离子的摩尔比为1：（1.03～1.05）；溶液B中的氧化剂和溶液A中的亚铁离子的摩尔比为1：（0.97～0.99）。

所述的铁源为铁源为铁粉、硫酸亚铁、醋酸铁、磷酸铁、磷酸亚铁、磷酸一氢铁、磷酸二氢铁、硝酸铁、氯化铁中的一种或几种。

本发明，制得的磷酸铁粒径分布均匀、比表面积大，而且具备较佳的铁磷比；同时，产品杂质含量低、纯度高；可以作为高振实密度磷酸铁锂的前驱体；进一步地，本发明中磷酸铁的制备方法原料成本较低，可用于工业化生产。采用本发明外层为安全性复合物材料的核壳结构的正极材料，可以将锂离子电池充放电过程中产生的热量通过外层传导出去防止出现局部热量，降低其材料的局部热失控，同时功能性物质在锂离子电池温度升高时，可以快速吸收电池的多余热量，从根源上控制电池的安全隐患，保障电池的安全性。

附图说明

图1为本发明出的正极材料的SEM图片。

具体实施方式

一种高安全性磷酸铁锂正极材料的生产工艺，其特征在于，该生产工艺包括如下步骤：

1、将溶液A与溶液B反应，并在包覆机中进行包覆，并经过干燥得到复合材料B即为高安全性磷酸铁锂正极材料。

2 、所述的溶液A为由功能性物质、粘结剂、导电剂1、导电剂2组，其比例为（80~90）：（1~10）：（1~10）：（0.1~1）；其中导电剂1为SP、碳纳米管、石墨烯、炭黑的一种。导电剂2为偏铝酸锂，其粒径为（0.5~5）µm，气孔率为（5~20）%。所述的粘结剂为：磷酸1～13%、乙醇2～4%、聚偏氟乙烯20～45%、N-甲基吡咯烷酮（NMP）6～18%、酚醛树脂5～9%、氨基树脂2～3%、聚丙烯酸脂6～11%、羧甲基纤维素钠1～4%、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶10～30%、聚酰亚胺3～17%。

所述的功能性物质为含磷化合物或含氮化合物中的一种；其中含磷化合物为：聚磷酸铵，季戊四醇三聚氰、胺磷酸酯及其衍生物、多聚磷酸铵及其衍生物；含氮化合物为，聚二甲基硅氧烷及其衍生物和三聚氰胺焦磷酸盐及其衍生物中的一种或多种。

3、所述的溶液B为含磷酸根离子、铁源和氧化剂的溶液；溶液A中的导电剂离子与溶液B中的磷酸根离子的摩尔比为1：（1.03～1.05）；溶液B中的氧化剂和溶液A中的亚铁离子的摩尔比为1：（0.97～0.99）。

所述的铁源为铁源为铁粉、硫酸亚铁、醋酸铁、磷酸铁、磷酸亚铁、磷酸一氢铁、磷酸二氢铁、硝酸铁、氯化铁中的一种或几种。