專利名稱：增強磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池正極材料磷酸鐵鋰材料的表面修飾與改性，具體講是一種增強磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性的方法。
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰正極材料比容量高、循環(huán)性能好，與目前鋰離子電池廣泛采用的鈷酸鋰正極材料相比具有安全性好、環(huán)境友好和資源儲備充足等優(yōu)勢，在鋰離子電池，尤其是大容量電源領(lǐng)域，具有非常好的應(yīng)用前景。然而，磷酸鐵鋰堆積密度低的缺點一直受到人們的忽視和回避，尚未得到解決， 阻礙了材料的實際應(yīng)用。鈷酸鋰的理論密度為5. lg/cm3，商品鈷酸鋰的振實密度一般為 2. 0-2. 4g/cm3 ；而磷酸鐵鋰的理論密度僅為3. 6g/cm3，本身就比鈷酸鋰要低得多。為提高導(dǎo)電性，人們摻入導(dǎo)電碳材料，又顯著降低了材料的堆積密度，使得一般摻碳磷酸鐵鋰的振實密度只有1. 0-1. 2g/cm3。如此低的堆積密度使得磷酸鐵鋰的體積比容量比鈷酸鋰低很多，制成的電池體積將十分龐大，不僅毫無優(yōu)勢可言，而且很難應(yīng)用于實際。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有磷酸鐵鋰材料制作中的不足之處，提供一種降低內(nèi)阻，提升振實密度的增強磷酸鋰材料導(dǎo)電性的方法。本發(fā)明的操作步驟是
1、首先，將電池級碳酸鋰和分析純草酸亞鐵以及磷酸二氫銨按物質(zhì)的量比1.05:2:2 置于攪拌球磨機中，加入50%的酒精溶液濕法球磨12小時；后在真空干燥箱中120°C，真空干燥M小時；后取出粉碎，在高純氮氣保護下置于管式爐中750°C加熱15小時，隨爐冷卻到45°C以下，取出，粉碎后得到磷酸鐵鋰材料，留用。2、將步驟1中所制取的磷酸鐵鋰材料置于密閉的立式攪拌球磨機中，裝入氧化鋯磨球，通入高純氮氣或氬氣或兩種混合氣體保護。取銦、錫、鋅中的一種金屬，置于氣相沉積裝置中的揮發(fā)室中，加熱溫度設(shè)置為比金屬熔點高150-300°C，出氣量設(shè)置為0. 5L/min，載氣選用高純氮氣或氬氣或兩種混合氣體。出氣口置于攪拌球磨機中，正對球磨反應(yīng)的界面。 打開攪拌球磨機，持續(xù)通這種含有金屬蒸汽的載氣30-1800分鐘。停止球磨，停止通金屬蒸汽，待冷卻到室溫后，停止通保護氣體，過篩，將磷酸鐵鋰材料和磨球分開，即得到包覆金屬 0. 005-0. 3%的最終成品材料。本發(fā)明的優(yōu)點
1、金屬的導(dǎo)電性約為碳材料的數(shù)千倍，只需要極少量的金屬包覆就可以得到比同樣含量碳包覆好得多的效果。例如0. 1%的銦包覆的磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性優(yōu)于6%碳包覆的磷酸鐵鋰材料。且包覆金屬的磷酸鐵鋰材料比包覆碳的振實密度提高顯著，電化學(xué)性能和電池加工性能更好。2、利用氣相沉積和機械球磨相結(jié)合的方法在磷酸鐵鋰材料表面包覆低熔點金屬，實施簡單，效果好。
具體實施例方式實施例1.
1、稱73. 88g的碳酸鋰、287. 72g的草酸亞鐵(無結(jié)晶水)、228. 04g的磷酸二氫銨，加入 Ikg的50%酒精溶液，置于攪拌球磨機中球磨12小時；后在真空干燥箱中120°C，真空干燥M小時；后取出粉碎，在高純氮氣保護下置于管式爐中750°C加熱15小時，隨爐冷卻到 45°C以下，取出，粉碎后得到磷酸鐵鋰材料，留用。2、將步驟1中所制取的磷酸鐵鋰材料置于密閉的立式攪拌球磨機中，裝入氧化鋯磨球，通入高純氮氣或氬氣或兩種混合氣體保護。取銦10g，置于氣相沉積裝置中的揮發(fā)室中，加熱溫度設(shè)置306°c，出氣量設(shè)置為0.5L/min，載氣選用高純氬氣。出氣口置于攪拌球磨機中，正對球磨反應(yīng)的界面。打開攪拌球磨機，持續(xù)通這種含有金屬蒸汽的載氣30分鐘。 停止球磨，停止通金屬蒸汽，待冷卻到室溫后，停止通保護氣體，過篩，將磷酸鐵鋰材料和磨球分開，即得到包覆金屬最終成品材料，經(jīng)元素分析，銦含量為0. 0065%。用固體電導(dǎo)率測試儀測試包覆前后的磷酸鐵鋰材料，包覆后電阻率明顯降低，振實密度略微上升。
權(quán)利要求
1.一種增強磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性的方法，其特征是采用氣相沉積和機械球磨相結(jié)合的方法，實現(xiàn)磷酸鐵鋰材料顆粒表面的金屬包覆，操作如下(1)首先按常規(guī)工藝制備磷酸鐵鋰材料；(2)將磷酸鐵鋰材料置于密閉的球磨機中，裝入氧化鋯磨球，通入保護氣體，取低熔點金屬置于氣相沉積裝置中的揮發(fā)室中，加熱溫度比金屬熔點高150 300°C，以保護氣體為載氣，將含有金屬蒸汽的載氣以0. 4 0. 6L/min的出氣量通入運轉(zhuǎn)的球磨機中，通氣30 1800分鐘后停止通載氣，停止球磨，冷卻至室溫后，停止通保護氣體；(3)從球磨機中取出混合物，過篩，將磷酸鐵鋰材料和磨球分開，即得到包覆金屬達(dá) 0. 005% 0. 3%的最終成品材料。
2.按權(quán)利要求1所述的增強磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性的方法，其特征是所述保護氣體和載氣為高純氮氣或氬氣或兩種混合氣體。
3.按權(quán)利要求1所述的增強磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性的方法，其特征是所述低熔點金屬為鎵、銦、錫、鋅中的一種。
4.按權(quán)利要求1所述的增強磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性的方法，其特征是所述球磨機為立式攪拌球磨機，氣相沉積裝置與球磨機之間通過保溫密封管道連接，管道出口軸線與球磨機攪拌軸平行，出口正對球磨反應(yīng)界面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種增強磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性的方法，涉及鋰離子電池的制作，采用氣相沉積和機械球磨相結(jié)合的方法將低熔點金屬包裹到磷酸鐵鋰材料顆粒周圍。由該方法改性后的磷酸鐵鋰材料較傳統(tǒng)的碳包覆磷酸鐵鋰材料內(nèi)阻降低，導(dǎo)電性提高明顯，且振實密度提升，用作鋰離子電池正極材料優(yōu)勢明顯。同時本發(fā)明的方法實施簡單，效果好，利于應(yīng)用和推廣。
文檔編號H01M4/58GK102403502SQ201110388850
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者吳曉東, 王青 申請人:江蘇富朗特新能源有限公司