專利名稱：一種磷酸鐵鋰材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)90年代末期以來(lái)，橄欖石型LiFePO4正極材料的研究引起廣大研究者的關(guān)注。磷酸鐵鋰具有高理論容量(170mAh/g)、高工作電壓(3. 5V左右的電壓平臺(tái))、適當(dāng)?shù)牡馁|(zhì)量密度(3. 64g/cm3)、自放電小，在低電流密度下LiFePO4中的Li+幾乎可以100 %嵌入/ 脫嵌、循環(huán)壽命長(zhǎng)、循環(huán)性能好、無(wú)記憶效應(yīng)、價(jià)格低廉、熱穩(wěn)定性好、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新一代鋰離子電池正極材料。鋰離子電池被廣泛地應(yīng)于作各種電子設(shè)備，如筆記本電腦、于機(jī)電池、數(shù)碼相機(jī)、 便攜式照明設(shè)備等。同時(shí)，它也被用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車。隨著世界石油資源的逐漸消耗，以及社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求逐漸提高，電動(dòng)車得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。 以鋰離子電池作為電動(dòng)車電源，是電動(dòng)車發(fā)展的方向。在鋰離子電池中，正極材料占有非常重要的地位，也是當(dāng)前鋰離子電池發(fā)展的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的正極材料是鉆酸鋰，其優(yōu)點(diǎn)是能量高、循環(huán)性能好、制備簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、エ藝適應(yīng)性好，缺點(diǎn)是價(jià)格太高、安全性能差。錳酸鋰價(jià)格便宜，但是循環(huán)性能和高溫性能有待改迸。以錳和鎳部分替代鈷的二分之一材料是錳酸鋰和鈷酸性能和價(jià)格折中的材料，其鈷含量不能降得很低，而鎳的價(jià)格也很高，因此其性價(jià)比不理想。而磷酸鐵錘成本低、資源豐富、 循環(huán)性能好，是理想的鋰離子電池正極材料。LiFePO4正極材料也有很大的缺陷，其離子和電子導(dǎo)電性能不佳，導(dǎo)致充放電倍率性能不佳。這個(gè)缺點(diǎn)極大影響了 LiFePO4取代LiCoO2成為新一代鋰離子電池正極材料。 Lii^ePO4正極材料的這ー缺陷可以通過制備超細(xì)顆粒來(lái)克服。通過增大材料比表面積，促進(jìn)顆粒之間的相互接觸或者包覆導(dǎo)電炭，能夠提高LiFePO4正極材料的導(dǎo)電性能。但隨之而來(lái)又出現(xiàn)新問題。隨著比表面積的增加，涂布所需的粘接劑和溶劑的量也大大增加，給極片的涂布帶來(lái)了很大的困難，并且將極片制備成電芯或電池后，很容易出現(xiàn)掉料現(xiàn)象。目前， 磷酸鐵鋰材料普遍存在涂布困難問題。1999 年美國(guó) Texas 大學(xué)的 J. B. Goodenough 等人獲得 US Patent No. 591382de 鋰電池正極磷酸鐵鋰材料的專利權(quán)，以0. 05mA/cm2的小電流放電，容量為110mAh/g，遠(yuǎn)未達(dá)到170mAh/g的理論容量，原因是磷酸鐵鋰電子和離子電導(dǎo)率低。為解決此問題，N. Ravet和 M-Armand等人采用炭包覆、金屬摻雜和磷位替代的方法大大提高磷酸鐵鋰電導(dǎo)率。2002年美國(guó)麻省理工學(xué)院的Yet-Ming Chiang等申請(qǐng)專利US2004/005^5A1，在鋰位摻雜+2以上金屬離子可以大幅度提高電子導(dǎo)電率，從而提高了磷酸鐵鋰的倍率特性。以上為動(dòng)カ鋰離子電池中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。Sony公司采用Li3PO和!^e3 (PO) 2-8H20為原料，加入無(wú)定形炭黑或炭前驅(qū)體一起球磨，于6000C以下制備磷酸鐵鋰。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是尾氣中只有水排出，產(chǎn)率高，但需要先制備磷酸亞鐵前驅(qū)體，而且如果要摻雜其他元素，需按比例另加入磷酸才能保持各元素計(jì)量比的平衡。基于高溫炭熱還原合成技術(shù)，美國(guó)Valence Technology Inc.公司用廉價(jià)的三氧化ニ鐵等三價(jià)鐵源，在原材料混合時(shí)加入重量比100%過量，以三價(jià)鐵被炭黑還原為ニ價(jià)鐵的用量計(jì)的無(wú)定形炭黑制備磷酸鐵鋰?，F(xiàn)有技術(shù)一般采用固相法或濕化學(xué)方法制備正極活性物質(zhì)Lii^eP04，例如CN 1401559A公開了ー種磷酸鐵鋰(LiFePO4)的制備方法，該方法將鋰鹽、亞鐵鹽和磷酸鹽研磨混合均勻后高溫鍛燒，煅燒完畢后加入導(dǎo)電劑研磨混合制得磷酸鐵鋰。但是，采用固相法吋，各種固體成分很難充分混合，因此得到的磷酸鐵鋰正極活性物質(zhì)中各種成分尤其是導(dǎo)電劑分散不均勻，直接影響正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，合成エ藝簡(jiǎn)單易行、安全可靠、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)率高，無(wú)環(huán)境污染，產(chǎn)物具有較好電化學(xué)性能的鋰離子正極材料Lii^ePO4 的制備方法。本發(fā)明目的是提出ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，利用共沉淀法得到納米一次顆粒，反應(yīng)溶劑使用異氟爾酮，此溶劑具有高沸點(diǎn)和溶解性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高濕法合成的反應(yīng)溫度，提高LFP產(chǎn)物的純度。ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，該方法包括下述步驟1)制備納米級(jí)磷酸鐵鋰一次顆粒按照重量比P Fe Li = 1 1 3的比例稱取磷酸鹽、鐵鹽和鋰鹽，并分別溶于高沸點(diǎn)的異氟爾酮溶劑中，充分?jǐn)嚢枞芙夂髮⑷N溶液混合均勻；調(diào)節(jié)溶液的PH值至 6. 5 8. 6，溫度保持在150°C ；在密閉反應(yīng)容器中通氮?dú)?，再加入抗壞血酸，?jīng)過1 4小時(shí)的加熱，形成墨綠色沉淀；將沉淀與一次水混合，經(jīng)過反復(fù)過濾分離，得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體納米前驅(qū)體顆粒LFP ；2)烘干和碳包覆將磷酸鐵鋰納米前驅(qū)體顆粒LFP放入烘箱，于70 80°C烘干M 48小時(shí) ’然后加入磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒LFP總重量2 8%的炭黑充分混合，進(jìn)行碳包覆，并將混合物在行星球磨機(jī)中球磨20 40分鐘，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400 600轉(zhuǎn)/分，將前驅(qū)體和炭黑進(jìn)行充分研磨攪拌混勻；3)磷酸鐵鋰燒結(jié)將經(jīng)步驟2、的碳包覆研磨后的磷酸鐵鋰前驅(qū)體置于氣氛管式爐中，在氮?dú)猸h(huán)境中，經(jīng)過500 800°C高溫焙燒4 8小吋，得到磷酸鐵鋰正極材料。本發(fā)明所述三種溶液混合吋，鐵鹽應(yīng)使用亞鐵鹽，同時(shí)減少亞鐵鹽溶液攪拌混勻的時(shí)間，降低狗2+被空氣氧化的程度。同吋，在反應(yīng)時(shí)應(yīng)加入抗壞血酸，抑制!^e2+的氧化。所述磷酸鹽為磷酸ニ氫鋰、磷酸ニ氫銨或磷酸；所述鐵鹽為醋酸亞鐵、硝酸亞鐵或氯化亞鐵；所述鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰或氟化鋰。所述調(diào)節(jié)溶液的pH值采取在油浴中加熱通過氨水和硝酸調(diào)節(jié)。其中，氨水調(diào)高 PH、硝酸調(diào)低pH在燒結(jié)中氨水和硝酸會(huì)成氣體揮發(fā)。
所述在密閉反應(yīng)容器中通入氮?dú)獬謦肀３址謮簽?. 05Mpa。所述抗壞血酸加入量為磷酸鹽、鐵鹽、和鋰鹽總重量的3%。本發(fā)明所述LFP材料的導(dǎo)電能力不理想，通過制備前驅(qū)體在微粒周圍進(jìn)行包碳， 提高顆粒間的導(dǎo)電能力。同吋，包碳量對(duì)材料的電性能影響很大。本發(fā)明所述目前比較常見的方法采用水作為反應(yīng)溶剤，但通過水合作用很容易產(chǎn)生過多的雜相，例如磷酸根和亞鐵離子的水合作用會(huì)產(chǎn)生HPO42-鹽和Fe(OH)2的雜相沉淀； 在加熱反應(yīng)過程中，水分子進(jìn)入LFP的內(nèi)部形成結(jié)晶水，存在的結(jié)晶水很難除去，對(duì)材料的電性能影響很大。本發(fā)明所述采用異氟爾酮作為反應(yīng)溶劑，優(yōu)點(diǎn)在于異氟爾酮是ー種高沸點(diǎn)的溶劑，可以大大提高反應(yīng)體系的反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度對(duì)LFP的合成純度有至關(guān)重要的影響，同時(shí)可以大大減少反應(yīng)時(shí)間，加快反應(yīng)進(jìn)程。本發(fā)明所述異氟爾酮具有優(yōu)秀的溶解能力，可以溶解P、Fe、Li鹽。同時(shí)在利用水洗滌過程中，可以與水互溶，從而較容易除去，不會(huì)造成殘留，對(duì)燒結(jié)等后續(xù)エ藝不會(huì)有影響。本發(fā)明所述此方法得到的磷酸鐵鋰為納米級(jí)顆粒，能夠大大提高Li+的利用效率， 使大電流放電性能得到很大的提高。本發(fā)明所述利用氮?dú)膺M(jìn)行氣氛保護(hù)，抑制!^2+的氧化，氮?dú)獬謦響?yīng)放置分壓表，控制反應(yīng)容器內(nèi)部的壓力，不同的壓カ對(duì)產(chǎn)物的純度有一定影響。本發(fā)明所述PH值對(duì)最后產(chǎn)物純度的影響非常大，在合成過程中注意使用酸堿進(jìn)行PH值的調(diào)節(jié)。本發(fā)明所述球磨前驅(qū)體產(chǎn)物粒徑對(duì)材料的電性能影響較大，應(yīng)考慮制作電池的涂覆ェ序要求，調(diào)節(jié)球磨參數(shù)，使球磨后的顆粒粒徑盡量滿足電性能需要。


圖1為實(shí)施例1制備的磷酉堯鐵鋰的X射線衍射(XRD)圖2為實(shí)施例2制備的磷酉堯鐵鋰的X射線衍射(XRD)圖3為實(shí)施例3制備的磷酉堯鐵鋰的X射線衍射(XRD)圖4為實(shí)施例1制備的磷酉堯鐵鋰的掃描電鏡圖(SEM)圖5為實(shí)施例2制備的磷酉堯鐵鋰的掃描電鏡圖(SEM)圖6為實(shí)施例3制備的磷酉堯鐵鋰的掃描電鏡圖(SEM)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明的制備過程實(shí)施例1利用分析天平分別精確稱取(NH4) 3P04為149g，F(xiàn)e (NO3) 2為180g，LiF為25g，分別溶于500ml異氟爾酮溶劑中，利用磁力攪拌進(jìn)行充分溶解和混合。大約攪拌15分鐘，藥品完全溶解，且無(wú)可見晶體顆粒。此時(shí)，在機(jī)械攪拌漿(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)作用下，邊攪拌邊依次將三種配好的溶液倒入反應(yīng)容器；用氨水和硝酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至6. 5。利用油浴進(jìn)行加熱，保持150°C反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間為池。在加熱的同吋，反應(yīng)容器密閉并通氮?dú)膺M(jìn)行氣氛保護(hù)，氮?dú)獬謦肀３址謮?. 05Mpa，加入抗壞血酸3%的量抑制氧化。利用機(jī)械攪拌器(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行攪拌使反應(yīng)均相進(jìn)行。反應(yīng)完成后，過濾混合料液得到沉淀， 將沉淀與水混合并攪拌過濾，反復(fù)清洗4次，完全除去異氟爾酮溶剤，最終得到前驅(qū)體。將LFP前驅(qū)體放入烘箱，保持80°C進(jìn)行烘干，烘干保持36小吋，稱量前驅(qū)體的質(zhì)量，并按照3%的量加入炭黑進(jìn)行碳包覆。將混合物在行星球磨機(jī)中球磨，選擇轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn) /分，球磨40分鐘，將前驅(qū)體進(jìn)行充分研磨攪拌。將粉體置于管式爐進(jìn)行焙燒，在管式爐中通入94%氮?dú)夂?%氫氣的混合氣體， 以3°C /min的速度升溫到700°C，保持溫度證，爐子自然冷卻到室溫，得到磷酸鐵鋰材料。圖1為實(shí)施例1制備的磷酸鐵鋰的X射線衍射(XRD)圖，圖4為實(shí)施例1制備的磷酸鐵鋰的掃描電鏡圖(SEM)圖。對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行SEM和XRD檢測(cè)，得到純相的磷酸鐵鋰材料，顆粒粒徑為納米級(jí)。實(shí)施例2利用分析天平分別精確稱取(NH4) 3P04為14. 9g，F(xiàn)e (NO3) 2為18g，LiF為2. 5g，分別溶于50ml異氟爾酮溶劑中，利用磁力攪拌進(jìn)行充分溶解和混合。大約攪拌15分鐘，藥品完全溶解，且無(wú)可見晶體顆粒。此時(shí)，在機(jī)械攪拌漿(轉(zhuǎn)速=200轉(zhuǎn)/分)作用下，邊攪拌邊依次將三種配好的溶液倒入反應(yīng)容器；用氨水和硝酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至8. 6。利用油浴進(jìn)行加熱，保持140°C反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間為4h。在加熱的同吋，反應(yīng)容器密閉并通氮?dú)膺M(jìn)行氣氛保護(hù)，氮?dú)獬謦肀３址謮?. 05Mpa，加入抗壞血酸3%的量抑制氧化。利用機(jī)械攪拌器(轉(zhuǎn)速=350轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行攪拌使反應(yīng)均相進(jìn)行。反應(yīng)完成后，過濾混合料液得到沉淀， 將沉淀與水混合并攪拌過濾，反復(fù)清洗4次，完全除去異氟爾酮溶剤，最終得到前驅(qū)體。將LFP前驅(qū)體放入烘箱，保持75°C進(jìn)行烘干，烘干保持30小吋，稱量前驅(qū)體的質(zhì)量，并按照3%的量加入炭黑進(jìn)行碳包覆。將混合物在行星球磨機(jī)中球磨，選擇轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn) /分，球磨40分鐘，將前驅(qū)體進(jìn)行充分研磨攪拌。將粉體置于管式爐進(jìn)行焙燒，在管式爐中通入94%氮?dú)夂?%氫氣的混合氣體， 以3°C /min的速度升溫到600°C，保持溫度幾，爐子自然冷卻到室溫，得到磷酸鐵鋰材料。圖2為實(shí)施例2制備的磷酸鐵鋰的X射線衍射(XRD)圖，圖5為實(shí)施例2制備的磷酸鐵鋰的掃描電鏡圖(SEM)圖。對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行SEM和XRD檢測(cè)，得到純相的磷酸鐵鋰材料，顆粒粒徑為納米級(jí)。實(shí)施例3利用分析天平分別精確稱取(NH4) 3P04為1490g，F(xiàn)e (NO3) 2為1800g，LiF為250g，分別溶于5000ml異氟爾酮溶劑中，利用磁力攪拌進(jìn)行充分溶解和混合。大約攪拌15分鐘，藥品完全溶解，且無(wú)可見晶體顆粒。此時(shí)，在機(jī)械攪拌漿(轉(zhuǎn)速=350轉(zhuǎn)/分)作用下，邊攪拌邊依次將三種配好的溶液倒入反應(yīng)容器；用氨水和硝酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至7. 5。利用油浴進(jìn)行加熱，保持150°C反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間為證。在加熱的同吋，反應(yīng)容器密閉并通氮?dú)膺M(jìn)行氣氛保護(hù)，氮?dú)獬謦肀３址謮?. 05Mpa，加入抗壞血酸3%的量抑制氧化。利用機(jī)械攪拌器(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行攪拌使反應(yīng)均相進(jìn)行。反應(yīng)完成后，過濾混合料液得到沉淀，將沉淀與水混合并攪拌過濾，反復(fù)清洗4次，完全除去異氟爾酮溶剤，最終得到前驅(qū)體。將LFP前驅(qū)體放入烘箱，保持70°C進(jìn)行烘干，烘干保持40小吋，稱量前驅(qū)體的質(zhì)量，并按照3%的量加入炭黑進(jìn)行碳包覆。將混合物在行星球磨機(jī)中球磨，選擇轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分，球磨40分鐘，將前驅(qū)體進(jìn)行充分研磨攪拌。將粉體置于管式爐進(jìn)行焙燒，在管式爐中通入94%氮?dú)夂?%氫氣的混合氣體， 以3°C /min的速度升溫到650°C，保持溫度他，爐子自然冷卻到室溫，得到磷酸鐵鋰材料。圖3為實(shí)施例3制備的磷酸鐵鋰的X射線衍射(XRD)圖，圖6為實(shí)施例3制備的磷酸鐵鋰的掃描電鏡圖(SEM)圖。對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行SEM和XRD檢測(cè)，得到純相的磷酸鐵鋰材料，顆粒粒徑為納米級(jí)。實(shí)施例4利用分析天平分別精確稱取磷酸ニ氫鋰LiH2PO4為10. 3g, FeCl2為19. 88g，分別溶于500ml異氟爾酮溶劑中，利用磁力攪拌進(jìn)行充分溶解和混合。大約攪拌15分鐘，藥品完全溶解，且無(wú)可見晶體顆粒。此時(shí)，在機(jī)械攪拌漿(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)作用下，邊攪拌邊依次將三種配好的溶液倒入反應(yīng)容器；用氨水和硝酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至6. 5。利用油浴進(jìn)行加熱，保持150°C反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間為4h。在加熱的同吋，反應(yīng)容器密閉并通氮?dú)膺M(jìn)行氣氛保護(hù)，氮?dú)獬謦肀３址謮?. 05Mpa，加入抗壞血酸3%的量抑制氧化。利用機(jī)械攪拌器 (轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行攪拌使反應(yīng)均相進(jìn)行。反應(yīng)完成后，過濾混合料液得到沉淀，將沉淀與水混合并攪拌過濾，反復(fù)清洗4次，完全除去異氟爾酮溶剤，最終得到前驅(qū)體。將LFP前驅(qū)體放入烘箱，保持70°C進(jìn)行烘干，烘干保持48小吋，稱量前驅(qū)體的質(zhì)量，并按照8%的量加入炭黑進(jìn)行碳包覆。將混合物在行星球磨機(jī)中球磨，選擇轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn) /分，球磨20分鐘，將前驅(qū)體進(jìn)行充分研磨攪拌。將粉體置于管式爐進(jìn)行焙燒，在管式爐中通入94%氮?dú)夂?%氫氣的混合氣體， 以3°C /min的速度升溫到800°C，保持溫度4h，爐子自然冷卻到室溫，得到磷酸鐵鋰材料。對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行SEM和XRD檢測(cè)，得到純相的磷酸鐵鋰材料，顆粒粒徑為納米級(jí)。實(shí)施例5利用分析天平分別精確稱取磷酸H3PO4為9. Sg,醋酸亞鐵為17. 39g，碳酸鋰Li2CO3 為3. 69g，分別溶于500ml異氟爾酮溶劑中，利用磁力攪拌進(jìn)行充分溶解和混合。大約攪拌 15分鐘，藥品完全溶解，且無(wú)可見晶體顆粒。此時(shí)，在機(jī)械攪拌漿(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)作用下，邊攪拌邊依次將三種配好的溶液倒入反應(yīng)容器；用氨水和硝酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至7. 0。 利用油浴進(jìn)行加熱，保持150°C反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間為lh。在加熱的同吋，反應(yīng)容器密閉并通氮?dú)膺M(jìn)行氣氛保護(hù)，氮?dú)獬謦肀３址謮?. 05Mpa，加入抗壞血酸3%的量抑制氧化。利用機(jī)械攪拌器(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行攪拌使反應(yīng)均相進(jìn)行。反應(yīng)完成后，過濾混合料液得到沉淀，將沉淀與水混合并攪拌過濾，反復(fù)清洗4次，完全除去異氟爾酮溶剤，最終得到前驅(qū)體。將LFP前驅(qū)體放入烘箱，保持75°C進(jìn)行烘干，烘干保持M小吋，稱量前驅(qū)體的質(zhì)量，并按照2%的量加入炭黑進(jìn)行碳包覆。將混合物在行星球磨機(jī)中球磨，選擇轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn) /分，球磨30分鐘，將前驅(qū)體進(jìn)行充分研磨攪拌。將粉體置于管式爐進(jìn)行焙燒，在管式爐中通入94%氮?dú)夂?%氫氣的混合氣體， 以3°C /min的速度升溫到500°C，保持溫度他，爐子自然冷卻到室溫，得到磷酸鐵鋰材料。對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行SEM和XRD檢測(cè)，得到純相的磷酸鐵鋰材料，顆粒粒徑為納米級(jí)。
權(quán)利要求
1.ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于該方法包括下述步驟1)制備納米級(jí)磷酸鐵鋰一次顆粒按照重量比P Fe Li = 1 1 3的比例稱取磷酸鹽、鐵鹽和鋰鹽，井分別溶于高沸點(diǎn)的異氟爾酮溶劑中，充分?jǐn)嚢枞芙夂髮⑷N溶液混合均勻；調(diào)節(jié)溶液的PH值至6. 5 8. 6，溫度保持在140°C 150°C;在密閉反應(yīng)容器中通氮?dú)?，再加入抗壞血酸，?jīng)過1 4小時(shí)的加熱，形成墨綠色沉淀；將沉淀與一次水混合，經(jīng)過反復(fù)過濾分離，得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體納米前驅(qū)體顆粒LFP ；2)烘干和碳包覆將磷酸鐵鋰納米前驅(qū)體顆粒LFP放入烘箱，于70 80°C烘干M 48小時(shí)；然后加入磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒LFP總重量2 8%的炭黑充分混合，進(jìn)行碳包覆，并將混合物在行星球磨機(jī)中球磨20 40分鐘，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400 600轉(zhuǎn)/分，將前驅(qū)體和炭黑進(jìn)行充分研磨攪拌混勻；3)磷酸鐵鋰燒結(jié)將經(jīng)步驟2、的碳包覆研磨后的磷酸鐵鋰前驅(qū)體置于氣氛管式爐中，在氮?dú)夂蜌錃猸h(huán)境中，經(jīng)過500 800°C高溫焙燒4 8小吋，得到磷酸鐵鋰正極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于所述磷酸鹽為磷酸ニ氫鋰、磷酸ニ氫銨或磷酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于所述鐵鹽為醋酸亞鐵、硝酸亞鐵或氯化亞鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于所述鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰或氟化鋰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)溶液的 PH值采取在油浴中加熱通過氨水和硝酸調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于所述在密閉反應(yīng)容器中通入氮?dú)獬謦肀３址謮簽?. 05Mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于所述抗壞血酸加入量為磷酸鹽、鐵鹽、和鋰鹽總重量的3%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成磷酸鐵鋰材料的工藝方法，包括下述步驟1)制備納米級(jí)磷酸鐵鋰一次顆粒，得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體納米前驅(qū)體顆粒LFP；2)烘干和碳包覆，將前驅(qū)體和炭黑進(jìn)行充分研磨攪拌混勻；3)磷酸鐵鋰燒結(jié)，得到磷酸鐵鋰正極材料。本發(fā)明利用共沉淀法得到納米一次顆粒，反應(yīng)溶劑使用異氟爾酮，此溶劑具有高沸點(diǎn)和溶解性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高濕法合成的反應(yīng)溫度，提高LFP產(chǎn)物的純度。該合成方法原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，合成工藝簡(jiǎn)單易行、安全可靠、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)率高，無(wú)環(huán)境污染，產(chǎn)物具有較好電化學(xué)性能。
文檔編號(hào)C01B25/45GK102556998SQ20111045550
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者劉石磊 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司