(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111573756.1 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 蜂巢能源科技股份有限公司 地址 213200 江苏省常州市金坛区鑫 城大 道8899号 (72)发明人 万宁　杨红新　刘静　 (74)专利代理 机构 北京远智汇知识产权代理有 限公司 1 1659 代理人 牛海燕 (51)Int.Cl. C01B 25/45(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 4/02(2006.01) (54)发明名称 一种磷酸铁锂正极材 料、 其制备方法及用途 (57)摘要 本发明提供一种磷酸铁锂正极材料、 其制备 方法及用途， 所述制备方法包括： 将碳源、 磷酸 锂、 磷酸铁、 三氧化二铁和催化剂混合制浆， 随后 依次经干燥和烧 结后得到磷酸铁锂正极材料。 所 述磷酸铁锂正极材料为橄榄石型结构， 所述磷酸 铁锂正极材料经XRD精修后的晶粒尺寸为80～ 120nm， 晶胞体积为 其中晶 胞体积为 晶粒尺寸为S(nm)， V与S满 足关系式V＝2S+K， 50.6≤K≤50.7或130.6≤K≤ 130.7。 本发明通过对原料成本的控制 、 材料合成 过程催化及 表面修饰， 不仅降低了磷酸铁锂材料 的生产成本， 而 且还提供了材 料的电化学性能。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 114261952 A 2022.04.01 CN 114261952 A 1.一种磷酸铁锂正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 所述制备 方法包括： 将碳源、 磷酸锂、 磷酸铁、 三氧化二铁和催化剂混合制浆， 随后依次经干燥和烧结后得 到磷酸铁锂正极材 料； 所述磷酸铁锂正极材料为橄榄石型结构， 所述磷酸铁锂正极材料经XRD精修后的晶粒 尺寸为80～120nm， 晶胞体积为 其中晶胞体积为 晶粒尺寸为S(nm)， V与S满足关系式V＝2S+K， 50.6≤K≤50.7 或130.6≤K≤130.7。 2.根据权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述 碳源包括葡萄糖； 优选地， 所述催化剂包括纳米一氧化锰、 氮化硼、 纳米铁粉、 碳化钼 或磷化钴中的任意 一种或至少两种的组合； 优选地， 以制备得到的磷酸铁锂正极材料的质量为100wt％计， 所述催化剂的加入量为 0.1～1wt％。 3.根据权利要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， 所述磷酸锂、 磷酸铁和三氧化二铁 的摩尔比为(0.9 ～1.05):(1～0.45):0.5 5； 优选地， 所述混合时间为1～3 h。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述制浆后得到的浆料粒度 D50为0.2～0.8 μm； 优选地， 所述制浆后得到的浆料 粒度D100为1～2 μm。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述干燥方式为喷雾 干燥； 优选地， 所述喷雾 干燥过程的进风温度为20 0～300℃； 优选地， 所述喷雾 干燥过程的出风温度为90～120℃。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述烧结的气氛采用的气体 包括氮气、 氢气或一氧化 碳中的任意 一种或至少两种的组合； 优选地， 所述烧结 过程采用梯度烧结 方式。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述梯度烧结过程包括： 物 料升温至T1， 保温H1， 随后继续升温至T2， 保温H2； 优选地， T1为200～400℃； 优选地， H1为3～6h； 优选地， T2为600～800℃； 优选地， H2为8～12h 。 8.根据权利要求1 ‑7任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法还包括： 将制 备得到的磷酸铁锂正极材 料进行粉碎， 得到磷酸铁锂 粉末； 优选地， 所述粉碎方式采用气流粉碎； 优选地， 所述磷酸铁锂 粉末的粒径范围D5 0为0.5～5 μm。 9.一种采用权利要求1 ‑8任一项所述的制备 方法制备 得到的磷酸铁锂正极材 料。 10.一种锂电池， 其特征在于， 所述锂电池包括依次层叠的正极、 隔膜和负极， 所述正极 包括集流体和设置于所述正极集流体表面的正极活性层， 所述正极活性层中包括权利要求 9所述的磷酸铁锂正极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114261952 A 2一种磷酸铁锂正极材料、 其制备方 法及用途 技术领域 [0001]本发明属于电池材 料技术领域， 涉及一种磷酸铁锂正极材 料、 其制备 方法及用途。 背景技术 [0002]锂离子电池作为新一代绿色高能电池， 具有电压高、 能量密度大、 循环性能好、 自 放电小、 无记 忆效应、 工作温度范围宽等优点而被广泛应用。 [0003]磷酸铁锂作为新 ‑代锂离子电池正极材料， 因其价格低廉， 理论容量较高， 工作电 压平稳， 无毒环保， 结构稳定， 安全性好、 热稳定性好和超长的循环寿命而成为当前研究的 热点。 随着锂离子电池的发展， 应用领域不断拓展， 需求量与日俱增。 但是高昂的价格阻碍 锂离子电池的发展， 降成本已成为当下锂电企业 生存发展的重要 使命。 [0004]磷酸铁锂材料的制备方法主要是使用单一的磷酸铁或氧化铁和锂源进行混合制 成， 由于采用单一的铁源制备锂电池则有诸多局限， 如采用磷酸铁作为铁源而制备 的锂电 池性能优异， 但价格成本较高； 而仅采用氧化铁作为铁源， 虽价格较低但材料性能较差， 进 而影响电池性能。 [0005]CN111313011A公开了一种低成本高性能磷酸铁锂的制备方法， 首先将铁源预先高 能粉碎及纳米化， 然后按照摩尔比(1.01～1.03):1:1称取锂源、 铁源、 磷源， 掺入摩尔占比 0.01～0.02的钛源或镁源， 再加入质量分数4～10％的碳源， 高能粉碎及充分混合； 再将混 合后的材料压片 造粒， 得到片 状前驱体； 然后 将前驱体放入窑炉中烧 结， 惰性气 体氛围保护 下， 控制升温在0.5～4H内升至730℃， 后 730℃下保温煅烧0.5～4H， 后随炉 冷却至室温， 得 到碳包覆的磷酸铁锂材料； 最后将制得的磷酸铁锂先破碎， 后经粉碎、 筛分、 除铁得到颗粒 近似正态分布的磷酸铁锂成品。 [0006]CN110970618A公开了一种低成本磷酸铁锂复合材料的制备方法， 包括如下步骤， 将碳酸锂、 铁源、 掺杂 元素源进行混合， 且锂元素、 铁元素以及掺杂 元素的摩尔比为0.95～ 1.05:0.95～1.05:0～0.05， 加入有机碳源， 得到混料A， 其中铁源为三氧化二铁与磷酸铁的 混合物； 将磷酸加入纯水中进行稀释后， 加入混料A进行球磨， 再加入纳米石墨导电剂分散 均匀， 然后转入砂磨进行研磨， 经喷雾干燥， 得到物料B； 其中， 磷元素与锂元素的摩尔比为 0.95～1.05:0.95～1.05； 将物料B置于气氛炉中， 在惰性气氛下升温， 升温至550～750℃恒 温烧结5～12小 时， 冷却后得到磷酸铁锂烧结料C； 将烧结料C进行气流粉碎， 得到磷酸铁锂 正极材料。 [0007]CN113582152A公开了一种低成本锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法， 包括 以下步骤： S1、 将磷源、 醋酸钠加入 水中， 并调节所得溶液的pH在3～5.5， 得到溶液A； 将可溶 的二价铁 盐、 部分碳源加入 水中， 并调节所得溶液的pH在3～5.5， 得到溶液B； S2、 将溶液A和 溶液B分散混合， 然后加入剩余碳源， 分散循环； S3、 加入锂源分散混合、 分散循环得到混合 液； S4、 喷雾干燥得到前驱体粉末， 置于惰性气氛下高温烧结， 得到磷酸铁锂材料。 本发明采 用易于制取、 价格便宜的二价铁源作为前驱体， “原位等价 ”的“亚铁”工艺制备性能优异的 磷酸铁锂正极材料， 有效调控磷酸铁锂材料 的粒径和粒径分布， 从而提升材料 的压实密度说　明　书 1/7 页 3 CN 114261952 A 3