[發(fā)明專利]一種使用草酸亞鐵制備磷酸亞鐵鋰的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910218812.2
• 申請(qǐng)日: 2009-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101696000A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷軍周
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 彩虹集團(tuán)電子股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/45
• 分類號(hào): C01B25/45
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種使用草酸亞鐵制備磷酸亞鐵鋰的方法。

背景技術(shù)

正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，金屬氧化物如層狀結(jié)構(gòu)的LiMO2(M＝Co?Ni?Mn)和尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(LiMn2O4)是目前廣泛研究的鋰離子電池正極材料，其中鈷酸鋰(LiCoO2)的成本較高、資源貧乏且毒性大，鎳酸鋰(LiNiO2)的制備困難熱穩(wěn)定性差，錳酸鋰(LiMn2O4)的容量較低，循環(huán)穩(wěn)定性較差。開(kāi)發(fā)性能優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的鋰離子電池正極材料是鋰離子電池材料研究領(lǐng)域的熱門課題。國(guó)外研究小組合成了一種含鐵鋰鹽(LiPO4)，該物質(zhì)用作鋰離子電池正極材料具有較高的理論比容量(170mAh/g)，大于已商品化的鈷酸鋰(LiCoO2)的實(shí)際放電比容量140mAh/g，但這種材料的原料為磷酸鹽、亞鐵鹽、鋰鹽、摻雜物和碳源等，多相物質(zhì)混合，均勻度要求非常高，溶膠-凝膠法對(duì)多相混合最為有效，但是溶膠-凝膠法存在磷酸亞鐵鋰原料多相混合不均勻、工藝裕度窄的難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種使用草酸亞鐵制備磷酸亞鐵鋰的方法，該方法解決了磷酸亞鐵鋰原料多相混合不均勻、工藝裕度窄的難題，制得的材料具有涂敷性能佳、加工性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性好，循環(huán)性能優(yōu)良的特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種使用草酸亞鐵制備磷酸亞鐵鋰的方法，包括以下步驟：

第一步，按分子式LiFe_1-xM_xPO₄/C稱取x摩爾硫酸亞鐵銨和(1-x)摩爾草酸鹽，其中x為0-0.01，M為Cu、Co、Ca、Zn、Mg、Ni、Ti、V或Mo，放入過(guò)量的濃度為0.1mol/L-0.7mol/L的草酸溶液中，加熱到60℃-90℃，攪拌，得到草酸亞鐵結(jié)晶體，

所述的草酸鹽為草酸銅、草酸鈷、草酸鈣、草酸鋅、草酸鎂、草酸鎳、草酸鈦、草酸釩或草酸鉬。

第二步，將磷酸鹽、草酸亞鐵結(jié)晶體、鋰鹽、碳源分別進(jìn)行球磨，磷酸鹽和草酸亞鐵球磨粒度為8μm-20μm，鋰鹽與碳源球磨粒度為2μm-10μm，

所述的磷酸鹽為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨或磷酸銨，所述的鋰鹽為乙酸鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰或檸檬酸鋰，所述的碳源為蔗糖、葡萄糖、果糖、聚異二醇或乙炔黑，

第三步，稱取第二步球磨過(guò)的磷酸鹽、草酸亞鐵結(jié)晶體、鋰鹽和碳源，磷酸鹽、草酸亞鐵結(jié)晶體和鋰鹽摩爾比例為1∶1∶1；碳源的量是使制備的磷酸亞鐵鋰正極材料中碳含量達(dá)到2％～6％，

第四步，把第三步稱量好的物質(zhì)裝入混料機(jī)，混料2～4小時(shí)后，出料并裝入球磨機(jī)進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為20～30小時(shí)，球磨后自然晾干，過(guò)100目篩，

球磨所用的球選用直徑為Φ30和Φ10各一半的瑪瑙球，球重量與粉重量的比例為4∶1，球磨介質(zhì)選用酒精或丙酮，介質(zhì)重量與粉重量比例為1∶1；

第五步，將第四步制備好的物質(zhì)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，采用低溫和高溫兩段式燒成，低溫段選擇200～400℃，保溫5～20小時(shí)，高溫段選擇600～800℃，保溫10～30小時(shí)，升溫速率為0.5℃/min-3℃/min，冷卻至常溫后過(guò)300目篩網(wǎng)，即制成磷酸亞鐵鋰。

由于本發(fā)明通過(guò)草酸亞鐵原材料使用和簡(jiǎn)單的原材料預(yù)處理，故而解決了磷酸亞鐵鋰原料多相混合不均勻、工藝裕度窄的難題，制得得材料具有涂敷性能加、加工性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性好，循環(huán)性能優(yōu)良。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1

一種使用草酸亞鐵制備磷酸亞鐵鋰的方法，包括以下步驟：

第一步，按分子式LiFe_1-xM_xPO₄/C稱取x摩爾硫酸亞鐵銨和(1-x)摩爾草酸鹽，其中x為0.005，M為銅，放入過(guò)量的濃度為0.2mol/L的草酸溶液中，加熱到70℃，攪拌，得到草酸亞鐵結(jié)晶體，

所述的草酸鹽為草酸銅。

第二步，將磷酸鹽、草酸亞鐵結(jié)晶體、鋰鹽、碳源分別進(jìn)行球磨，磷酸鹽和草酸亞鐵球磨粒度為10μm，鋰鹽與碳源球磨粒度為4μm，

所述的磷酸鹽為磷酸氫二銨，所述的鋰鹽為碳酸鋰，所述的碳源為蔗糖。

第三步，稱取上述預(yù)處理的磷酸鹽、草酸亞鐵和鋰鹽分別為230g、360g和74g，摩爾比例為1∶1∶1；稱取碳源的量是使制備的磷酸亞鐵鋰正極材料中碳含量達(dá)到2％，即30g蔗糖，