一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法

2023-05-25 00:21:16 1

專利名稱：一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及磷酸鐵鋰正極材料的製備，特別是一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法。
背景技術：
目前所使用的磷酸鐵鋰正極材料主要用來製造鋰離子電池，而磷酸鐵鋰正極材料 的製備方法目前主要有高溫固相法高溫固相法操作簡便，易於實現工業化，但是由於固 體原料難以充分混合，高溫固相法一般具有球磨時間和焙燒時間長、所得產物在顆粒大小 和成分上不均勻等缺點；共沉澱法可以得到細小且均勻的LiFePO4顆粒，但是對沉澱過程 中需要通惰性氣體防止狗2+的氧化，操作工序多且控制條件較多，不利於實現工業化。溶 膠-凝膠法製備的材料雖然均勻性較好，但是製備條件要求較苛刻且周期較長，工業化難 度大。所以現在亟需一種適合於工業化、製造出的材料均勻性好的製造磷酸鐵鋰正極材料 製備方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種適合於工業化的製造磷酸鐵鋰正極材料的方法。本發明 的技術方案是，一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，其特徵在於將鋰源、鐵源、磷源按 摩爾比Li Fe PO4 = 1 (0.99 1.01) 1稱重；在20 90°C恆溫加熱、攪拌下，先將 磷源、鋰源溶解在去離子水或蒸餾水中，所用去離子水或蒸餾水的質量為鐵源質量的2 8 倍，然後加入有機酸和鐵源，有機酸的加入量按有機酸與鐵源的摩爾比為(0.001 幻1， 最後加入有機碳源，使之形成均勻的混合溶液；將此溶液噴霧乾燥得到前軀體粉末，然後在 氮氣或氬氣保護下以500 900°C焙燒3 30h，冷卻、過篩QOO 400目)後便得到磷酸 鐵鋰產品。鐵源為乙酸亞鐵或碳酸亞鐵；鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰或磷酸二氫鋰；磷源為磷 酸或磷酸二氫鋰。所述的有機酸為甲酸或乙酸。當鐵源為乙酸亞鐵時，不加入有機酸；當鐵 源為碳酸亞鐵時，加入的有機酸與鐵源的摩爾比為2 1。所述有機碳源為葡萄糖、蔗糖、聚 乙二醇或聚乙烯醇，加入量為鐵源質量的4 70%。本發明方法工藝簡便，能耗較低，適合 於工業化生產。
具體實施例方式實施例1將329. 4g磷酸二氫鋰加入到20°C的1500mL去離子水中，然後加入551. 3g乙酸亞 鐵，再加入70g蔗糖，將此溶液在200°C下噴霧乾燥得到前軀體粉末。在通有氮氣的管式電 阻爐中，以5°C /min升溫至650°C，保溫20小時，然後隨爐冷卻至室溫，過200目篩後，得到 LiFeP04/C正極材料。實施例2將207. 9g磷酸二氫鋰和108. 3g甲酸(濃度85% )在30°C下溶解在1200mL去離
3子水中，然後加入231. 7g碳酸亞鐵使之溶解，再加入162. 2g葡萄糖，將混合溶液在200°C下 噴霧乾燥得到前軀體粉末。將前軀體粉末置於通有氬氣的管式電阻爐中，以10°C /min升溫 至750°C，保溫18小時，過250目篩後，得到LiFeP04/C正極材料。實施例3將230. 6g磷酸(濃度85% )、73.9g碳酸鋰溶解在IOOOmL去離子水中，在40°C水 浴加熱、攪拌下加入121g冰乙酸、231.7g碳酸亞鐵，然後加入50g聚乙二醇，在250°C下噴 霧乾燥得到前軀體粉末。將前軀體粉末置於通有氬氣的管式電阻爐中，以10°C /min升溫至 800 0C，保溫6小時得，過300目篩後，到LiFeP04/C正極材料。實施例4將345. 9g磷酸(濃度85% ),125. 9g氫氧化鋰(一水合物)溶解在1500mL去離 子水中，然後加入521. Sg乙酸亞鐵，在90°C水浴加熱、攪拌下加入21g聚乙烯醇，將混合溶 液在250°C下噴霧乾燥得到前軀體粉末。將前軀體粉末置於通有氮氣的管式電阻爐中，以 50C /min升溫至700°C，保溫10小時，過400目篩後，得到LiFeP04/C正極材料。
權利要求
1.一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，其特徵在於將鋰源、鐵源、磷源按摩爾比 Li Fe PO4=I (0.99 1.01) 1稱重；在20 90°C恆溫加熱、攪拌下，先將磷源、 鋰源溶解在去離子水或蒸餾水中，所用去離子水或蒸餾水的質量為鐵源質量的2 8倍，然 後加入有機酸和鐵源，有機酸的加入量按有機酸與鐵源的摩爾比為(0.001 幻1，最後 加入有機碳源，使之形成均勻的混合溶液；將此溶液噴霧乾燥得到前軀體粉末，然後在氮氣 或氬氣保護下以500 900°C焙燒3 30h，冷卻、過篩QOO 400目)後便得到磷酸鐵鋰產品。
2.如權利要求1所述的一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，其特徵在於鐵源為 乙酸亞鐵或碳酸亞鐵；鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰或磷酸二氫鋰；磷源為磷酸或磷酸二氫鋰。
3.如權利要求1所述的一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，其特徵在於所述的 有機酸為甲酸或乙酸。
4.如權利要求1所述的一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，其特徵在於當鐵 源為乙酸亞鐵時，不加入有機酸；當鐵源為碳酸亞鐵時，加入的有機酸與鐵源的摩爾比為 2 I0
5.如權利要求1所述的一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，其特徵在於所述有 機碳源為葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇或聚乙烯醇，加入量為鐵源質量的4 70%。
全文摘要
一種摻碳磷酸鐵鋰正極材料的製備方法，本發明的技術方案要點是，將鋰源、鐵源、磷源按摩爾比Li∶Fe∶PO4＝1∶(0.99～1.01)∶1稱重；在20～90℃恆溫加熱、攪拌下，先將磷源、鋰源溶解在去離子水或蒸餾水中，所用去離子水或蒸餾水的質量為鐵源質量的2～8倍，然後加入有機酸和鐵源，有機酸的加入量按有機酸與鐵源的摩爾比為(0.001～2)∶1，最後加入有機碳源，使之形成均勻的混合溶液；將此溶液噴霧乾燥得到前軀體粉末，然後在氮氣或氬氣保護下以500～900℃焙燒3～30h，冷卻、過篩(200～400目)後便得到磷酸鐵鋰產品。本發明方法工藝簡便，能耗較低，適合於工業化生產。
文檔編號H01M4/1397GK102142544SQ20111000399
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月5日 優先權日2011年1月5日
發明者孫學磊, 張永勝, 王宗衡 申請人:河南捷和新能源材料有限公司