一种磷酸铁锂包覆用前驱体 【技术领域】
本发明属于锂离子电池材料技术领域，特别是涉及一种磷酸铁锂包覆用前驱体。
背景技术
锂离子电池从上世纪九十年代初上市以来得到了飞速发展，目前应用范围已从移动通讯电源、笔记本电脑、摄像机等扩大到电动工具、电动汽车等领域，电池的高比特性、价廉和对环境友好等发展趋势明显，这些都得益于电极材料的改进和创新。磷酸铁锂正极材料具有原材料丰富、廉价、无污染、安全性好、充放电平台明显、容量适中、倍率充放电特性和循环稳定性好等优点，非常适合作为锂离子电池特别是动力型锂离子电池的正极材料。磷酸铁锂LiFePO4作为锂离子电池的正极材料安全性好、环境友好、原材料成本低，但纯的磷酸铁锂导电率低，影响了电化学性能。有机热解碳包覆是一种有效的提高磷酸铁锂导电性从而改善其电化学性能的方法，但是包覆碳的前驱体的选择是一个难点。
目前使用碳前驱体的有葡萄糖、蔗糖、聚乙烯醇、聚丙烯酸、乙二醇、淀粉、明胶、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇和聚氧化乙烯等，其制备的磷酸铁锂电性能难以提高。
【发明内容】
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种原材料成本低，操作简单，很适合大规模生产，并能够提高磷酸铁锂电性能的磷酸铁锂包覆用前驱体。
本发明所采取的技术方案是：
磷酸铁锂包覆用前驱体，包括锂源、铁源、磷源和掺杂元素化合物，其特点是：在上述材料中加入沥青材料作为碳源，在溶剂中液相搅拌球磨，喷雾干燥后，得到磷酸铁锂包覆用前驱体。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述锂源材料为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、乙酸锂、硝酸锂中的一种；所述铁源材料为草酸铁、草酸亚铁、氧化铁、四氧化三铁、硫酸亚铁中的一种；所述磷源材料为磷酸、磷酸氢二胺、磷酸二氢胺、磷酸二氢锂中地一种；所述掺杂元素化合物材料为氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氧氯化锆、氧化钇、氧化铌、氧化铜中的一种。
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述沥青材料为低软化点的沥青。
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述低软化点沥青的软化点为低于75℃。
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述沥青材料为中软化点的沥青。
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述中软化点沥青的软化点为75-85℃。
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述沥青材料为高软化点的沥青。
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述高软化点沥青的软化点为高于250℃。
所述磷酸铁锂包覆用前驱体，其特点是：所述溶剂为自水、丙酮、乙醇中的一种。
本发明具有的优点和积极效果：由于选择了廉价的沥青作为碳源，降低产品成本、简化了工艺，适合大规模生产，并有效提高了制备出正极材料的电性能。
【具体实施方式】
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：
本发明提供了一种磷酸铁锂包覆用前驱体，该制备方法选择以三价铁源为原料，沥青材料为还原剂和导电剂，将原材料混合，在溶剂中液相搅拌球磨1-20h，然后喷雾干燥，得到球形的、粒径分布均匀的前驱体。将制备成的前驱体置于高温炉中，惰性气氛下1-6℃/min升温到500-1000℃，高温烧结5-24h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例1
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，再依次加入氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，中软化点沥青160g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例2
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，再依次加入氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，低软化点沥青160g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例3
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，再依次加入氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，中软化点沥青320g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例4
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，再依次加入氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，低软化点沥青320g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
比较例1
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，依次称取氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，葡萄糖160g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
比较例2
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，依次称取氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，淀粉160g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
比较例3
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，依次称取氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，葡萄糖320g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
比较例4
在30L搅拌球磨机中加入二甲苯10L，依次称取氧化铁481.7g，磷酸二氢锂629.9g，氧氯化锆9.8g，淀粉320g，搅拌球磨2h后将物料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均匀的前驱体，将前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6℃/min升温到670℃，高温烧结20h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
表1列出了不同前驱体实施例和比较例制备的磷酸铁锂性能比较。
表1不同前驱体实施例和比较例制备的磷酸铁锂性能比较
比表面积 (m2/g) 振实密度 (g/cm3) 首次放电比容 量(mAh/g) 首次循环效 率(％) 实施例1 14.37 1.0 150.6 89.7 实施例2 14.56 1.1 150.7 90.6 实施例3 13.99 1.1 152.6 92.3 实施例4 13.67 1.2 152.7 92.6 比较例1 10.58 0.9 126.4 78.9 比较例2 12.27 1.0 127.8 80.7 比较例3 11.84 1.1 131.6 84.3 比较例4 10.64 1.0 132.3 85.1
从表1的结果可以看出，经本发明方法采用低软化点沥青作为磷酸铁锂包覆用前驱体所制备出的材料具有较好的性能。