專利名稱：一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過渡金屬磷酸鹽，具體為可用于制備磷酸金屬鋰正極材料的納米級磷酸鐵的制備方法。
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰(LiFePO4)具有脫嵌鋰功能，具有高的能量密度、低廉的價格、優(yōu)異的安全性的特點，被業(yè)內(nèi)認為最有可能成為EV電池用正極材料。在其具有卓越優(yōu)點的同時，作為EV電池用正極材料還存在其致命的缺點電子電導率低在10-9s/cm量級；離子傳輸率低在10-lls/cm量級。如此低的電子/離子傳輸率使其充放電速率提高的嚴重障礙，限制了其在EV、HEV上的運用。當前解決LiFePO4電子/離子傳輸率低的問題主要通過減小LiFePO4粒徑實現(xiàn)材料的納米化Delacourt在Size Effects onCarbon-Free LiFeP04 Powders The Key to Superior Energy Density(Electrochemical and Solid-State Letters,9(7)A352-A355) 論述了粒徑對離子傳輸率的影響。當前市售磷酸鐵鋰產(chǎn)品多為高溫固相法合成，采用常見的市售原材料通過高溫固相合成工藝很難實現(xiàn)磷酸鐵鋰材料的納米化。本發(fā)明采用液相控制結(jié)晶法工藝，開發(fā)出一次粒子為納米級的磷酸鐵 (FePO4 · 2H20)，為采用高溫固相法合成一致性好、納米化的磷酸鐵鋰材料奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米級的磷酸鐵(FePO4 · 2H20)的制備方法，通過本發(fā)明制備方法制得的!^PO4 · 2H20粒度在納米級，分布均勻，反應(yīng)活性高，采用該發(fā)明所述FePO4 ·2Η20作為原材料可提高磷酸鐵鋰材料的形貌一致性，有效減小磷酸鐵鋰正極材料的粒徑，進而提高磷酸鐵鋰材料鋰離子傳輸效率。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，首先將含有 ^3+、Ρ043_的可溶化合物分別溶于水中形成透明均相溶液，然后將該兩種透明均相溶液混合均勻后形成混合溶液，再該混合溶液中，F(xiàn)e3+與P043_的物質(zhì)的量之比為1 1. 2，接著調(diào)節(jié)該混合溶液的PH為中性后將其在50 100°C的水浴加熱直至形成白色絮狀懸濁液，當該絮狀懸濁液不再增加時將該絮狀懸濁液過濾、洗滌、干燥后即得到粒徑在30nm的FePO4 · 2H20。所述含有1 3+的可溶化合物選自Fe (NO3) 3、(SO4) 3、FeCl3中的一種。所述含有P043_的可溶化合物選自H3P04、(NH4) H2PO4, (NH4) 2ΗΡ04中的一種。所述調(diào)節(jié)PH優(yōu)選氨水。所述PH值的范圍為6 8. 5。所述混合物置于水浴鍋中加熱的溫度控制在50_100°C。所述洗滌采用純水作為清洗劑，連續(xù)兩次洗液的電導率值相差在5%之內(nèi)后洗滌結(jié)束。
所述干燥溫度為50_100°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明采用液相控制結(jié)晶工藝制備一次粒子為納米級的磷酸鐵(FePO4 · ai20)，解決了現(xiàn)有高溫固相法合成LiFePO4過程中采用常規(guī)FePO4 · 2H20造成的LiFePO4正極材料一致性較低、難以實現(xiàn)納米化的問題。


圖1是以實施例1所得樣品整體形貌的SEM(掃描電子顯微鏡)圖像。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明做詳細描述，下述實施例僅用于說明本發(fā)明，但并不用于限定本發(fā)明的實施范圍。實施例1 以(SO4) 3、H3PO4為原料，其中PO43-和!^3+的物質(zhì)的量比值為1。將上述物料分別溶于去離子水中得到透明均相溶液，然后將上述兩種透明均相溶液混合均勻后，形成混合溶液，向該混合溶液中加入氨水溶液，調(diào)解PH至8后將上述混合溶液在80°C水浴加熱至有效成分充分沉淀形成絮狀懸濁液，最后將該絮狀懸濁液過濾、洗滌后在90°C干燥后即得到粒徑在30nm左右的FePO4 · 2H20。實施例2 以Fe(N03)3、H3PO4為原料，其中P043—和!^3+的物質(zhì)的量比值為1. 1。將上述物料分別溶于去離子水中得到透明均相溶液，將上述兩種透明均相溶液混合均勻后，形成混合溶液，向該混合溶液中加入氨水溶液，調(diào)解PH至7后將上述混合溶液在60°C水浴加熱至有效成分充分沉淀形成絮狀懸濁液，最后將該絮狀懸濁液過濾、洗滌后在80°C干燥后即得到粒徑在30nm左右的FePO4 · 2H20。實施例3 以i^eCl3、H3P04為原料，其中P043_和!^3+的物質(zhì)的量比值為1. 2。將上述物料分別溶于去離子水中得到透明均相溶液，將上述兩種透明均相溶液混合均勻后，形成混合溶液， 向該混合溶液中加入氨水溶液，調(diào)解PH至8. 5后將上述混合溶液在100°C水浴加熱至有效成分充分沉淀形成絮狀懸濁液，最后將該絮狀懸濁液過濾、洗滌后在100°C干燥后即得到粒徑在30nm左右的FePO4 · 2H20。實施例4 以Fii2 (SO4) 3、(NH4) H2PO4為原料，其中Ρθ/_和!^e3+的物質(zhì)的量比值為1. 1。將上述物料分別溶于去離子水中得到透明均相溶液，將上述透明均相溶液混合均勻后，形成混合溶液，向該混合溶液中加入氨水溶液，調(diào)解PH至8后將上述混合溶液在50°C水浴加熱至有效成分充分沉淀形成絮狀懸濁液，最后將該絮狀懸濁液過濾、洗滌后在90°C干燥后即得到粒徑在30nm左右的FePO4 · 2H20。實施例5 以Fii2 (SO4) 3、(NH4)2HPO4為原料，其中P0:和!^e3+的物質(zhì)的量比值為1. 2。將上述物料分別溶于去離子水中得到透明均相溶液，將上述透明均相溶液混合均勻后，形成混合溶液，向該混合溶液中加入氨水溶液，調(diào)解PH至7后將上述混合溶液在90°C水浴加熱至有效成分充分沉淀形成絮狀懸濁液，最后將該絮狀懸濁液過濾、洗滌后在50°C干燥后即得到粒徑在30nm左右的FePO4 · 2H20。實施例6 以狗(13、(NH4) H2PO4為原料，其中PO43-和!^3+的物質(zhì)的量比值為1. 1。將上述物料分別溶于去離子水中得到透明均相溶液，將上述透明均相溶液混合均勻后，形成混合溶液， 向該混合溶液中加入氨水溶液，調(diào)解PH至8. 5后將上述混合溶液在100°C水浴加熱至有效成分充分沉淀形成絮狀懸濁液，最后將該絮狀懸濁液過濾、洗滌后在90°C干燥后即得到粒徑在30nm左右的FePO4 · 2H20。以上所述僅為發(fā)明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，其特征在于首先將含有 ^3+、Ρ043_的可溶化合物分別溶于水中形成透明均相溶液，然后將該兩種透明均相溶液混合均勻后形成混合溶液，在該混合溶液中，F(xiàn)e3+與PO43-的物質(zhì)的量之比為1 1. 2，接著調(diào)節(jié)該混合溶液的 PH為中性后將其在50 100°C的水浴加熱直至形成白色絮狀懸濁液，當該絮狀懸濁液不再增加時將該絮狀懸濁液過濾、洗滌、干燥后即得到粒徑在30nm的!^ePO4 · 2H20。
2.如權(quán)利要求1所述一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，其特征在于所述含有狗3+的可溶化合物選自Fe (NO3) 3、(SO4) 3、FeCl3中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，其特征在于所述含有PO43_的可溶化合物選自H3P04、(NH4)H2PO4, (NH4)2HPO4中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)PH優(yōu)選氨水。
5.如權(quán)利要求1或4所述一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，其特征在于所述PH值的范圍為6 8. 5。
6.如權(quán)利要求1所述一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，其特征在于所述洗滌采用純水作為清洗劑，連續(xù)兩次洗液的電導率值相差在5%之內(nèi)后洗滌結(jié)束。
7.如權(quán)利要求1所述一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵的制備方法，其特征在于所述干燥溫度為50-100°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磷酸鐵鋰用納米級磷酸鐵(FePO4·2H2O)的制備方法。本發(fā)明將分別含有Fe3+、PO43-的可溶化合物溶解形成均相溶液，將上述均相溶液混合均勻后，加入堿性物質(zhì)溶液，調(diào)解pH至中性，然后將上述混合溶液在水浴加熱至有效成分充分沉淀形成白色絮狀懸濁液，最后將該絮狀懸濁液過濾、洗滌、干燥后即得到粒徑在30nm左右的FePO4·2H2O。通過本發(fā)明制備方法制得的FePO4·2H2O粒度在納米級，分布均勻，反應(yīng)活性高，采用該發(fā)明所述FePO4·2H2O作為原材料可提高磷酸鐵鋰材料的形貌一致性，有效減小磷酸鐵鋰正極材料的粒徑，進而提高磷酸鐵鋰材料鋰離子傳輸效率。
文檔編號H01M4/58GK102303858SQ20111020341
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者趙金鑫 申請人:彩虹集團公司