(19)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 202211183046.2 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 常州百利锂电智慧工厂 有限公司 地址 213000 江苏省常州市通江中路25 5号 交银大厦21层 (72)发明人 虞兰剑　蔡凡朋　庄磊　任玉荣　 张成喆　 (74)专利代理 机构 常州市科谊专利代理事务所 32225 专利代理师 何欢欢 (51)Int.Cl. C01B 25/45(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) B82Y 30/00(2011.01)B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种磷酸盐正极材 料及其生产工艺和应用 (57)摘要 本发明公开了一种磷酸盐正极材料及其生 产工艺和应用， 所述磷酸盐正极材料由以下重量 组分的原料制成： 亚铁盐55 ‑62份； 锂盐7 ‑12份； 磷酸溶液9‑12份； 催化剂1 ‑2份； 沉淀剂15 ‑20份； 其中， 催化剂为络合剂或者分散剂。 本发明所述 的磷酸盐正 极材料及其生产工艺， 原材料可以采 用较为常见的铁盐和锂盐， 使用来源广泛成本低 廉的原料， 解决了原料断供的风险。 催化剂能够 聚集在亚铁离子周围， 有效防止亚铁的氧化， 同 时降低了反应活化能， 起到络合剂和分散剂的作 用， 这样可以降低反应过程中不可控团聚的作 用， 能够使得铁盐和锂盐实现离子程度的混合， 有助于两种原材料与磷酸溶液反应形成磷酸铁 锂。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115448283 A 2022.12.09 CN 115448283 A 1.一种磷酸盐正极材料， 其特征在于， 所述磷酸盐正极材料由以下重量组分的原料制 成： 亚铁盐55 ‑62份； 锂盐7 ‑12份； 磷酸溶液9 ‑12份； 催化剂1 ‑2份； 沉淀剂15 ‑20份； 其中， 催 化剂为络合剂或者分散剂。 2.根据权利要求1所述的磷酸盐正极材料， 其特征在于： 所述亚铁盐为硫酸亚铁、 氯化 亚铁或者硝酸 亚铁。 3.根据权利要求1所述的磷酸盐正极材料， 其特征在于： 所述锂盐为磷酸锂或者氢氧化 锂。 4.根据权利要求1所述的磷酸盐正极材料， 其特征在于： 所述沉淀剂为氢氧化钠或者氨 水。 5.根据权利要求1所述的磷酸盐正极材料， 其特征在于： 所述催化剂为柠檬酸、 EDTA或 者PEG4000‑6000。 6.一种磷酸盐正极材 料的生产工艺， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 磷酸盐溶液制备： 将亚铁盐、 锂盐溶解至磷酸溶液中， 接着加入催化剂， 搅拌均匀后 加入反应釜， 在反应釜中边搅拌边加入沉淀剂， 直至反应完成， 形成磷酸盐初始浆料； S2： 精磨： 将步骤S1的磷酸盐初始浆料依次经砂磨机和精磨机一次研磨， 形成精磨浆 料； S3： 干燥： 将步骤S2的精磨浆料输送至压滤机压滤后转入真空震动干燥机， 干燥后的物 料装入石墨坩埚后进入惰性气体保护窑炉进行烧结； S4： 物料成型： 步骤S3烧结后的物料 经气流粉碎和除磁筛分后形成磷酸铁锂正极材 料。 7.根据权利要求6所述的磷酸盐正极材料的生产工艺， 其特征在于： 步骤S1中， 加入沉 淀剂后持续测试反应釜中的pH值， 待pH值达到6.5～7.0结束反应， 此时生成磷酸盐初始浆 料。 8.根据权利要求6所述的磷酸盐正极材料的生产工艺， 其特征在于： 步骤S3中， 干燥后 的物料转入高混机同时加入3％～5％的碳源进行高速 混合； 混合15min～20 min后进入石墨 坩埚烧结。 9.根据权利要求6所述的磷酸盐正极材料的生产工艺， 其特征在于： 在窑炉中的烧结温 度为780～80 0℃； 烧结时间为10～10.5 h。 10.权利要求6 ‑9任一项所述生产工艺制备的磷酸盐正极材料在锂电池正极材料中的 应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115448283 A 2一种磷酸盐正极材料及其生产工艺和应用 技术领域 [0001]本发明涉及锂电正极粉体材料的制备技术领域， 尤其涉及一种磷酸盐正极材料及 其生产工艺。 背景技术 [0002]1997年， 磷酸铁锂由John  B Goodenough等研究者报 导发现， 其拥有结构稳定性以 及良好的电化学性能从而使磷酸铁锂商业化的潜力无限。 铁基化合物除价格低廉、 原料储 量丰富外， 最大优点是无毒、 安全性好， 这使得电池界对铁系正极材料非常关注。 LiFePO4的 理论容量是170 mAh/g， 相对于锂 金属负极的稳定放电平台为3.4V， 具有价格低廉、 热稳定性 好和环境无污染等突出优点， 是目前最具有潜力的正极材料之一， 已经被广泛应用于动力 电池和储能领域。 [0003]2021年磷酸铁锂正极材料产能45.27万吨， 同 比增长168.9％， 电池全年装机量为 80GWh， 占比52％， 同比增长227％， 近几年来， 磷酸铁锂电池全年动力装机量首次超过三元 电池。 从2021年每月数据来看， 磷酸铁锂电池占比从年初的38％逐步增加， 至2021年7月装 机量首次超过三元， 占比达到51％， 此后每月装机量占比保持在55％以上。 随着去年铁锂 CTP、 麒麟电池及刀片电池技术提高， LFP电池 能量密度增加， 安全性较佳， 成本低等性价比 优势是其在各个细分领域市场需求均增加。 此外随着原材料价格大幅上涨， 电芯成本涨幅 空间较大， 铁锂电池相较三元电池性价比较高， 导致铁锂在动力、 小动力 及其他领域需求占 比均上涨。 [0004]正是由于市场爆发的锂电正极材料需求， 2021年， 磷酸铁锂正极材料出现了扩产 潮， 据不完全统计， 到202 2年底市场上拥有磷酸铁锂正极材 料的产能达 到145万吨/年。 [0005]然而， 随着材料产能的急剧扩增， 产品的同质化及制造成本也不容忽视。 如何提高 产品品质及制造工艺的成本竞争力也被推上产品换代需求日程。 磷酸铁锂的工艺按照主要 原材料可以分为三种： 铁红路线、 草酸亚铁路线和磷酸铁路线， 铁红路线， 就是用氧化铁作 原料， 性能较差， 成本低。 草酸亚铁路线， 是草酸亚铁作原料， 存在铵盐处理的环境问题， 加 工难度大。 磷酸铁路线； 就是磷酸铁作原料合成磷酸铁锂， 工艺成熟， 容易扩产， 性能较稳 定。 目前磷酸铁路线制造的磷酸铁锂为主流。 前几年由于产品材料性能欠缺， 其它路线被磷 酸铁路线代替， 但是磷酸铁原料不易得、 成本较高， 从成本和性能等多方面考虑， 磷酸铁路 线未必适用于未来高质低成本的追求。 [0006]因此， 开发一种原料易得， 生产链完整的生产工艺将促进磷酸铁锂产业的健康发 展， 同时增加企业的产品竞争力。 基于上述磷酸铁锂的市场环境及生产所面临的问题， 我司 提出解决目前困境的重要研发课题。 发明内容 [0007]为了解决现有技术中的磷酸盐正极材料生产工艺存在加工难度大或者原材料成 本较高的技 术问题， 本发明提供了一种磷酸盐正极材 料及其生产工艺 来解决上述问题。说　明　书 1/6 页 3 CN 115448283 A 3