專利名稱：一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法
一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，涉及一種鋰離子電池正極材料 用球形磷酸鐵鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰電池具有原料豐富、對環(huán)境友好、較高的電位和理論比容量、放電電壓平 穩(wěn)、較好的循環(huán)性能、高的安全性和熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，被認為是最可能廣泛應(yīng)用的鋰離子動 力電池，在電動車和混合電動車等領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。但是，磷酸鐵鋰的離子傳導率 和電子傳導率均較低，只適合在小電流密度下進行充放電，高倍率充放電時比容量降低是 電池應(yīng)用中的較大問題，這限制了此材料的應(yīng)用。
國內(nèi)外對磷酸鐵鋰進行了大量的改性研究來提高磷酸鐵鋰的導電性能，主要包括 控制顆粒大小和形貌、碳包覆、金屬離子摻雜等方式。對磷酸鐵鋰的研究，還包括如何提高 該材料的堆積密度。因此合理的材料顆粒結(jié)構(gòu)和粒徑設(shè)計、比表面積的優(yōu)化、球形化也是磷 酸鐵鋰材料制備的一個發(fā)展方向。
目前，磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法主要有固相法、碳熱還原法、溶膠凝膠 法、水熱法和微波法等。溶膠凝膠法、水熱法和微波法由于成本高、技術(shù)難度大等缺點，因此 實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化較困難。固相法和碳熱還原法是目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較多的工藝方法，兩種方法均 是先將原料進行混合均勻，然后在高溫下合成磷酸鐵鋰。但由于固相法和碳熱還原法制備 的材料顆粒較大且混合不均勻，難以得到高純度正極材料。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提出一種工藝流程簡單，適合 用于工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)的合成外觀呈類球型，具有良好的電化學性能的球形摻雜磷酸鐵鋰 /炭復合粉體的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
—種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉 體的分子式為=LihMxFehM^PO4ZU其中M，M’代表摻雜離子；其特征在于制備過程采用九 水硝酸鐵、磷酸、碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源為原料，按照LihM/ehM’ yP04，M，Μ’代表 摻雜離子，X=O-O. 05，7=0-0. 05，稱取上述各原料；碳源按照原料總質(zhì)量比5%-30%稱??；其步驟包括(1)將九水硝酸鐵、磷酸加入去離子水，反應(yīng)制備磷酸鐵懸浮液；(2)將碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源加入制得到懸浮液中，研磨得到混合漿料；(3)將混合漿料經(jīng)噴霧干燥得到前驅(qū)體，前驅(qū)體在惰性氣氛或弱還原氣氛下煅燒得到 球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體。
本發(fā)明的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在于將九水硝 酸鐵、磷酸加入去離子水，鐵離子濃度為0. 5-2. Omol/L，磷酸質(zhì)量濃度為30%_50% ；反應(yīng)時3間為4-100小時，控制體系pH值為2. 0-4. 0、反應(yīng)溫度為40_80°C。
本發(fā)明的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在于將碳酸 鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源加入制得懸浮液是在立式攪拌磨機中研磨2-40小時，得到混合 漿料。
本發(fā)明的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在于將混合漿 料經(jīng)噴霧干燥過程的噴霧干燥器的入口溫度為150-300°c，出口溫度為65-120°C，混合漿 料流速為5ml/min-20ml/min，得到球形前驅(qū)體。
本發(fā)明的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在于混合漿料 經(jīng)噴霧干燥得到前驅(qū)體先在惰性氣氛或弱還原氣氛下，在300-50(TC溫度下煅燒1-10小 時，再在500-1000°C溫度下煅燒4-20小時，得到球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體。
本發(fā)明的在惰性氣氛或弱還原氣氛下一種球形磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于 所述的惰性氣氛或弱還原氣氛為高純隊氣或Ar-H2 (5%)混合氣體。
本發(fā)明的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在于所述摻雜 金屬離子可以選用Mn、Mg、Ca、Ti、Ag、Ni、Nb、Al、Si、Zr中的一種或一種以上。
本發(fā)明的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在于所述碳源 可以選用蔗糖、可溶性淀粉、葡萄糖、果糖、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或一種以上。
本發(fā)明的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，采用的濕法混料方 法，可以合各組分可以充分混合均勻，有效改善了產(chǎn)品的一致性；前驅(qū)體混合粉體中實現(xiàn)金 屬陽離子和碳源的摻雜可保證摻雜和包覆的均勻性，提高磷酸鐵鋰的電導率。


圖1為實施例2所得前驅(qū)體SEM圖；圖2為實施例2所得磷酸鐵鋰/炭復合粉體SEM圖； 圖3為實施例2所得磷酸鐵鋰/炭復合粉體XRD圖； 圖4為實施例2所得磷酸鐵鋰/炭正極材料循環(huán)性能圖。
具體實施方式
一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合 粉體的分子式為LihM/ehM’ yP04/C (Μ，Μ’代表摻雜離子)。其制備方法包括下列各步 驟(1)原料準備采用九水硝酸鐵、磷酸、碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽類及碳源做原料，按照 LihM/ehM’ yP04 (Μ，Μ’代表摻雜離子，χ=0-0. 05，y=0_0. 05)稱取上述各原料；碳源按照 原料總質(zhì)量比5%-30%稱取。
(2)溶液配制將九水硝酸鐵加入去離子水中，配成鐵離子濃度0. 5-2. Omol/L的 溶液；將磷酸加入去離子水中配成質(zhì)量濃度30-50%的溶液。
(3)漿料制備先將鐵離子溶液和磷酸溶液加入一定量去離子水中并攪拌4-100 小時，控制體系PH值2. 0-4. 0、溫度40-80°C，得到磷酸鐵懸浮液；再將碳酸鋰、摻雜金屬離 子鹽類及碳源加入該懸濁液中，在立式攪拌磨機中研磨2-40小時，得到混合漿料。
(4)噴霧干燥將混合好的漿料經(jīng)噴霧干燥得到前驅(qū)體。噴霧干燥時入口溫度150-3000C，出口溫度65-120°C，混合溶液流速5ml/min-20ml/min，得到球形前驅(qū)體。
(5)前驅(qū)體煅燒前驅(qū)體在惰性氣氛或弱還原氣氛下煅燒，先升溫至300-50(TC保 溫1-10小時，再升溫至500-1000°C保溫4-20小時，得到球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體。
本發(fā)明的方法，所述摻雜金屬離子可以選用Mn、Mg、Ca、Ti、Ag、Ni、Nb、Al、Si、Zr 中的一種或一種以上。
本發(fā)明的方法，所述碳源可以選用蔗糖、可溶性淀粉、葡萄糖、果糖、聚乙二醇、聚 乙烯醇中的一種或一種以上。
實施例1將1212. Og九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌4小時，控制體系pH值2.0、溫度45°C，得到 磷酸鐵懸浮液。再將110. 7g碳酸鋰、68. 2g葡萄糖加入該懸濁液中，在立式攪拌磨機中研磨 10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入口溫度180°C，出口溫度79°C， 混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高純隊氣氣氛下煅燒，先升溫至 300°C保溫5小時，再升溫至750°C保溫12小時，得到球形LiFeP04/C復合粉體。
所得材料的電池性能測試均采用扣式電池，在充滿惰性氣氛的手套箱中進行組 裝。負極采用金屬鋰片，電解液采用Imo 1. L_LiPF6/EC DMC (1 1)，其中EC為碳酸乙烯酯，DMC 為碳酸二甲酯。正極片制備工藝如下將制備好的正極材料與導電劑乙炔黑、粘結(jié)劑PVDF (聚偏二氟乙烯)按85 8 7混合均勻，加入適量NMP (N-甲基吡咯烷酮)在瑪瑙研缽中研 磨均勻，形成粘稠的膠狀混合物，然后均勻涂布在0. 02mm厚的鋁箔上，置于120°C真空干燥 20h，組裝好的電池用藍電電池測試系統(tǒng)進行充放電性能及循環(huán)性能測試。充放電倍率為 0. IC條件下，材料初始放電比容量為118. 2mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)比容量保持在119. 6 mAh/g, 容量保持率為100%。
實施例2將1212. Og九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌4小時，控制體系pH值2.0、溫度55°C，得到 磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、8. 9g草酸鎂及68. 2g葡萄糖加入該懸濁液中，在立式 攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入口溫度180°C， 出口溫度80°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒(顆粒形貌見附圖1)。前驅(qū)體 在高純氮氣氣氛下煅燒，先升溫至300°C保溫5小時，再升溫至750°C保溫12小時，得到球 形摻鎂LiaMiteaci2FePO4A:復合粉體(顆粒形貌見附圖2，XRD衍射圖見附圖3)。按照實施例1 的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為0. IC條件下，材料初始放電容量達到150. 5mAh/ g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在151. ImAh/g，容量保持率為100% (見附圖4)。
實施例3將1212. Og九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再 將硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌4小時，控制體系pH值2. 0、溫度55°C，得 到磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、14. 16g四水硝酸鈣及68. 2g葡萄糖加入該懸濁液 中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入口 溫度180°C，出口溫度80°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高純 氮氣氣氛下煅燒，先升溫至300°C保溫5小時，再升溫至750°C保溫12小時，得到球形摻鈣5Lia98Qiaci2FePO4A:復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為0. IC 條件下，材料初始放電容量達到135. 5mAh/g，經(jīng)40次循環(huán)容量保持在132. ImAh/g，容量保 持率為97. 5%ο
實施例4將1187. 8g九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再 將九水硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌8小時，控制體系pH值2. 0、溫度 55°C，得到磷酸鐵懸浮液。再將110. 7g碳酸鋰、14. 7g乙酸錳及68. 2g葡萄糖加入該懸濁 液中，在立式攪拌磨機中研磨3小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入口 溫度180°C，出口溫度79°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高純 氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時，得到球形摻錳 LiFe0.98 Mntl.復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為0. IC 條件下，材料初始放電容量達到136. 8mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在133. 6mAh/g，容量保 持率為97. 7%。
實施例5將1187. 8g九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度40%的溶液。再將 九水硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌6小時，控制體系pH值2. 0、溫度45°C， 得到磷酸鐵懸浮液。再將110. 7g碳酸鋰、17. 45g六水硝酸鎳及68. 2g葡萄糖加入該懸濁 液中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入 口溫度180°C，出口溫度79°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高 純氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時，得到球形摻 鎳LiFea98 Nia(l2P04/C復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為 0. IC條件下，材料初始放電容量達到137. ImAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在136. 6mAh/g，容 量保持率為99. 6%。
實施例6將1187. 8g九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度40%的溶液。再 將九水硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌6小時，控制體系pH值2. 2、溫度 55°C，得到磷酸鐵懸浮液。再將110. 7g碳酸鋰、4. Sg 二氧化鈦及68. 2g葡萄糖加入該懸濁 液中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入 口溫度180°C，出口溫度78°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高 純氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時，得到球形摻 鈦LiFea98 Tia(l2P04/C復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為 0. IC條件下，材料初始放電容量達到140. ImAh/g，經(jīng)40次循環(huán)容量保持在139. 6mAh/g，容 量保持率為99. 6%。
實施例7將1187. 8g九水硝酸鐵配成1. 0mol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 九水硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌6小時，控制體系pH值2. 5、溫度45°C， 得到磷酸鐵懸浮液。再將110. 7g碳酸鋰、17. 45g六水硝酸鋅及68. 2g葡萄糖加入該懸濁 液中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入 口溫度180°C，出口溫度80°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高純氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時，得到球形摻 鋅LiFea98 Z%(l2P04/C復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為 0. IC條件下，材料初始放電容量達到135. 3mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在133. 6mAh/g，容 量保持率為98. 7%。
實施例8將1187. 8g九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 九水硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌8小時，控制體系pH值2. 5、溫度45°C， 得到磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、8. 9g草酸鎂、14. 7g乙酸錳及68. 2g葡萄糖加入 該懸濁液中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處 理，入口溫度175°C，出口溫度75°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū) 體在高純氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時，得到 球形摻鎂錳Lia98M^tl2Fea98 Mnatl2PCVC復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測 試，充放電倍率為0. IC條件下，材料初始放電容量達到147. 8mAh/g，經(jīng)40次循環(huán)容量保持 在148. 2mAh/g,容量保持率為100%。
實施例9將1187. 8g九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 九水硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌8小時，控制體系pH值2. 5、溫度45°C， 得到磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、8. 9g草酸鎂、17. 45g六水硝酸鎳及68. 2g葡萄糖 加入該懸濁液中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干 燥處理，入口溫度175°C，出口溫度74°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前 驅(qū)體在高純氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時，得 到球形摻鎂鎳Lia98M^ci2Fq98Niaci2PCVC復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測 試，充放電倍率為0. IC條件下，材料初始放電容量達到145. 2mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持 在144. 6mAh/g,容量保持率為99. 6%。
實施例10將1187. 8g九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 九水硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入一定量去離子水中并攪拌8小時，控制體系pH值2. 5、溫度 45°C，得到磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、8. 9g草酸鎂、4. Sg 二氧化鈦及68. 2g葡萄 糖加入該懸濁液中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧 干燥處理，入口溫度175°C，出口溫度82V，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。 前驅(qū)體在高純氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時， 得到球形摻鎂鈦Lia98M^ci2Fq98Tiaci2PCVC復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行 測試，充放電倍率為0. IC條件下，材料初始放電容量達到148. 3mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保 持在146. 8mAh/g,容量保持率為99%。
實施例11將1212. Og九水硝酸鐵配成1. 0mol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再 將硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌8小時，控制體系pH值2. 5、溫度45°C， 得到磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、8. 9g草酸鎂及68. 2g可溶淀粉加入該懸濁液中， 在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入口溫7度180°C，出口溫度82°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高純 氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫5小時，再升溫至750°C保溫12小時，得到球形摻鎂 Lia98M^1.c^ePCVt復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為0. IC 條件下，材料初始放電容量達到148. ImAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在147. 6mAh/g，容量保 持率為99. 7%ο
實施例12將1212. Og九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌8小時，控制體系？!1值2.5、溫度45°C，得到 磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、8. 9g草酸鎂及68. 2g蔗糖加入該懸濁液中，在立式攪拌 磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入口溫度180°C，出口 溫度81°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高純氮氣氣氛下煅燒， 先升溫至350°C保溫5小時，再升溫至750°C保溫12小時，得到球形摻鎂Lia98M^ci2FePO4ZC 復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為0. IC條件下，材料初始 放電容量達到150. ImAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在149. 6mAh/g，容量保持率為99. 7%。
實施例13將1212. Og九水硝酸鐵配成1. Omol/L的溶液，345. 9g磷酸配成濃度50%的溶液。再將 硝酸鐵溶液和磷酸溶液加入去離子水中并攪拌8小時，控制體系？!1值2.5、溫度45°C，得到 磷酸鐵懸浮液。再將108. 9g碳酸鋰、8. 9g草酸鎂及34. Ig葡萄糖和34. Ig蔗糖加入該懸濁 液中，在立式攪拌磨機中研磨10小時，得到混合漿料。將混合漿料進行噴霧干燥處理，入口 溫度180°C，出口溫度81°C，混合漿料流速15ml/min，得到球形前驅(qū)體顆粒。前驅(qū)體在高純 氮氣氣氛下煅燒，先升溫至350°C保溫5小時，再升溫至750°C保溫12小時，得到球形摻鎂 Lia98M^1.c^ePCVt復合粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為0. IC 條件下，材料初始放電容量達到149. 2mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在147. 3mAh/g，容量保 持率為98. 7%。
實施例14將305. 6g磷酸二氫鋰、1212. Og九水硝酸鐵、8. 9g草酸鎂及68. 2g葡萄糖置于球磨罐 中，加一定量無水乙醇濕磨，漿料靜態(tài)干燥后得到混合均勻的前驅(qū)體；該前驅(qū)體在高純N2氣 氣氛下先升溫至350°C保溫2小時，再升溫至650°C保溫20小時，得到LiM^ci2FePO4ZC復合 粉體。按照實施例1的方法組裝電池，進行測試，充放電倍率為0. IC條件下，材料初始放電 容量為112. 8 mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)容量保持在115. 1 mAh/g，容量保持率為100%。
權(quán)利要求
1.一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體 的分子式為=LihMxFehM^PO4ZU其中M，M’代表摻雜離子；其特征在于制備過程采用九水 硝酸鐵、磷酸、碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源為原料，按照LihM/ehM’ yP04，M，Μ’代表摻 雜離子，X=O-O. 05，7=0-0. 05，稱取上述各原料；碳源按照原料總質(zhì)量比5%-15%稱??；其步 驟包括(1)將九水硝酸鐵、磷酸加入去離子水，反應(yīng)制備磷酸鐵懸浮液；(2)將碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源加入制得到懸浮液中，研磨得到混合漿料；(3)將混合漿料經(jīng)噴霧干燥得到前驅(qū)體，前驅(qū)體在惰性氣氛或弱還原氣氛下煅燒得到 球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在 于將九水硝酸鐵、磷酸加入去離子水反應(yīng)過程的九水硝酸鐵的鐵離子濃度為0. 5-2. Omol/ L，磷酸質(zhì)量濃度為30%-50% ；反應(yīng)時間為4-100小時，控制體系ρΗ值為2. 0-4. 0、反應(yīng)溫度 為 40-80 0C ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在 于將碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源加入制得到懸濁液是在立式攪拌磨機中研磨2-40小 時，得到混合漿料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特 征在于將混合漿料經(jīng)噴霧干燥過程的噴霧干燥器的入口溫度為150-300°C，出口溫度為 65-120°C，混合漿料流速為5ml/min-20ml/min，得到球形前驅(qū)體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在 于混合漿料經(jīng)噴霧干燥得到前驅(qū)體先在惰性氣氛或弱還原氣氛下，在300-500°C溫度下煅 燒1-10小時，再在500-100(TC溫度下煅燒4-20小時，得到球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉 體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在 于所述摻雜金屬離子可以選用Mn、Mg、Ca、Ti、Ag、Ni、Nb、Al、Si、Zr中的一種或一種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，其特征在 于所述碳源可以選用蔗糖、可溶性淀粉、葡萄糖、果糖、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或一種 以上。
全文摘要
一種球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體的制備方法，涉及一種鋰電子正極材料用球形磷酸鐵鋰的制備方法。其特征在于制備過程采用九水硝酸鐵、磷酸、碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源為原料，其步驟包括(1)將九水硝酸鐵、磷酸加入去離子水，反應(yīng)制備磷酸鐵懸浮液；(2)將碳酸鋰、摻雜金屬離子鹽及碳源加入制得到懸浮液中，研磨得到混合漿料；(3)將混合漿料經(jīng)噴霧干燥得到前驅(qū)體，前驅(qū)體在惰性氣氛或弱還原氣氛下煅燒得到球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體。本發(fā)明的方法合成的球形摻雜磷酸鐵鋰/炭復合粉體外觀呈類球型，具有良好電化學性能的磷酸鐵鋰材料，工藝流程簡單，適合用于工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號H01M4/1397GK102044667SQ201010560819
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者吳利軍, 吳靜, 敬軍臣, 朱再立, 朱用, 李德勝, 王宇, 蒙延雙, 袁超群, 閆忠強, 陶冶, 雷軍鵬 申請人:蘭州金川新材料科技股份有限公司