【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，现代社会对能源的需求量剧增，而煤、石油、天然气等非再生能源储量有限，为了实现可持续发展，国家在研究提高能源利用率技术和设备的同时，大力发展风电、水电、太阳能发电等清洁能源及新能源汽车等绿色交通工具。磷酸铁锂电池行业随着新能源汽车行业的崛起而大幅发展，在新能源汽车补贴政策变动、成本优势凸显、性能持续改善等因素共同影响之下，磷酸铁锂电池在2021年渗透率达51.7％，成功超越三元锂电池成为主流产品。2024年5月，磷酸铁锂电池装车量29.5gwh，同比增长54.1％，占总装车量的74.0％，磷酸铁锂电池的市占率成功突破70％大关。2023年磷酸铁和磷酸铁锂产能不断释放，截至2023年年底，中国磷酸铁产能达到361.9万吨，磷酸铁锂产能达到341.7万吨。
2、市场上主要生产厂商所采用的技术路线和材料体系基本相同，均采用锂源、磷源、铁源作为主要材料，仅在合成方法(固相法、液相法)和具体材料构成(磷酸铁、草酸亚铁、硝酸铁、氧化铁等)上有所差异。固相法工艺步骤相对简单，成本较低且易于工业化，磷酸铁锂常用该方法合成，高温固相法、碳热还原法就是最为常用的两种固相法；液相法虽能较好控制物料晶型和粒径，但对生产环境及设备要求较高、工艺复杂,其产业化相比固相合成法难度要大，主要有水热法、共沉淀法等。
3、伴随着新能源行业的发展，用户对磷酸铁锂电池提出了更高的要求，刀片电池、ctp等技术有效提高了磷酸铁锂电池的系统集
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，以提高电池的体积能量密度。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
3、步骤一、将磷酸铁、碳酸锂、碳源、分散剂和去离子水混合研磨，得到混合料浆，而后将混合料浆湿磨；
4、步骤二、将经过湿磨反应的混合料浆喷雾干燥得到磷酸铁锂前驱体粉末，将磷酸铁锂前驱体粉末模压，得到煅烧前材料；
5、步骤三、将材料进行自蔓延煅烧，冷却后得到磷酸铁锂成品。
6、优选的，作为一种改进，步骤一中，碳源为蔗糖、葡糖糖、果糖、淀粉、活性碳、炭黑中的至少一种；分散剂为聚乙二醇、柠檬酸、聚乙烯醇、乙二胺四乙酸、十六烷基三甲基溴化铵、辛基苯磺酸钠中的至少一种。
7、优选的，作为一种改进，步骤一中，磷酸铁、碳酸锂、碳源的质量比为1:1.03:0.1。
8、优选的，作为一种改进，步骤一中，研磨操作为砂磨，砂磨温度为10-15℃，砂磨时间为1-2h，砂磨后浆料粒径d50≤1μm。
9、优选的，作为一种改进，步骤一中，湿磨强度为3000-13000rpm，湿磨循环量为1-2l/min。
10、优选的，作为一种改进，步骤二中，喷雾干燥0.6-1.2mpa，喷雾温度为150-190℃，浆料固含量为10-50％。
11、优选的，作为一种改进，步骤二中，模压的压力为5-15mpa。
12、优选的，作为一种改进，步骤三中，煅烧温度为550-750℃，煅烧时间为4h。
13、优选的，作为一种改进，步骤三中，升温速率为2℃/min。
14、本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，针对现有技术中存在的问题，通过巧妙的利用结晶强化手段—湿磨以及自蔓延高温合成相结合的方法。在使用湿磨的过程中，可以起到混合、破碎、增氧和活化的作用，致使晶体状态变化和化学变化。固体混合料在湿磨过程中与研磨体，转子等机械相互之间会发生激烈的碰撞与摩擦作用，粒子在碰撞过程中发生破碎，粒度降低、颗粒均匀，极易使粉末的晶格发生扭曲和畸变，使得粉末体内能增加，有利于提高反应物的反应活性。同时在使用过程中使混合物发生一些极度条件下的反应作用，使得反应物结构发生改变。经过湿磨处理后的物料对烧结的收缩、致密化过程有明显的提升作用，再加上自蔓延煅烧过程可以使材料煅烧得更为充分，从而达到提高压实密度的作用；最后利用这种“活化现象”可在烧结过程中促使部分晶粒的快速增长，极易引起“夹粗”现象的发生，致使粒子分布不均匀，进而使产品中颗粒大小有一个良好的级配关系，产品压实密度得以进一步提高。
15、综上，本技术方案的有益效果在于：
16、1、本技术方案中创新性的使用湿磨以及自蔓延高温合成相结合的方法，前端采用湿磨处理的方法，通过控制颗粒间的粒度活性以及均匀问题，最终又在煅烧过程中采用自蔓延烧结，提高颗粒的收缩和致密性，同时经过处理后的物料还可以增加颗粒级配效果，从而达到提高磷酸铁锂的压实密度指标，压实密度≥2.6g/cm3。
17、2、本技术方案工艺流程简单，控制稳定，提高压实密度的同时，保持较高的电池容量水平，可以显著提高锂离子电池的能量密度；是提高电动汽车的续航里程和减轻电池重量的重要手段。
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1.一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述碳源为蔗糖、葡糖糖、果糖、淀粉、活性碳、炭黑中的至少一种；分散剂为聚乙二醇、柠檬酸、聚乙烯醇、乙二胺四乙酸、十六烷基三甲基溴化铵、辛基苯磺酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，磷酸铁、碳酸锂、碳源的质量比为1:1.03:0.1。
4.根据权利要求3所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，研磨操作为砂磨，砂磨温度为10-15℃，砂磨时间为1-2h，砂磨后浆料粒径D50≤1μm。
5.根据权利要求4所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，湿磨强度为3000-13000rpm，湿磨循环量为1-2L/min。
6.根据权利要求5所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，喷雾干燥0.6-1.2MPa，喷雾温度为1
7.根据权利要求6所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，模压的压力为5-15Mpa。
8.根据权利要求7所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，煅烧温度为550-750℃，煅烧时间为4h。
9.根据权利要求8所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，升温速率为2℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述碳源为蔗糖、葡糖糖、果糖、淀粉、活性碳、炭黑中的至少一种；分散剂为聚乙二醇、柠檬酸、聚乙烯醇、乙二胺四乙酸、十六烷基三甲基溴化铵、辛基苯磺酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，磷酸铁、碳酸锂、碳源的质量比为1:1.03:0.1。
4.根据权利要求3所述的一种高压实密度磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，研磨操作为砂磨，砂磨温度为10-15℃，砂磨时间为1-2h，砂磨后浆料粒径d50≤1μm。
5.根据权利要求4所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，彭海南，吴永慧，代扬，冷国琴，罗权，张雷，尹成林，
申请(专利权)人：贵州磷化开瑞科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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