[發明專利]一種磷酸亞鐵鋰復合材料制備方法及應用

有效

• 申請號: 201010553805.0
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN102479944A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 周明杰;潘軍;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/58
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，尤其涉及一種磷酸亞鐵鋰復合材料制備方法及應用。

背景技術

目前，制備磷酸亞鐵鋰有許多方法，包括高溫固相法、碳熱還原法、溶膠-凝膠法、水熱法、共沉淀法及微波法。現有技術水熱法合成磷酸亞鐵鋰方法中，需要使用磷酸亞鐵三倍以上的鋰源，資源浪費很大，制備方法中，含有其他陰離子例如，硫酸根、硝酸根的影響，大大降低了所制備的磷酸亞鐵鋰復合材料的充放電倍率，同時，在水熱反應中，溫度較高，不易于控制。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種低成本、操作簡單的磷酸亞鐵鋰復合材料制備方法。

本發明是這樣實現的，

一種磷酸亞鐵鋰復合材料制備方法，包括如下步驟：

將磷的源化合物和亞鐵源化合物加入水和/或醇中，于80-150℃條件下反應5-10小時，得到磷酸亞鐵粒子；

按摩爾比1∶0.8-1.3將該磷酸亞鐵粒子、鋰鹽和磷源加入水和/或醇中，加入有機碳源，于150-250℃條件下進行水熱反應5-15小時，得到磷酸亞鐵鋰；

將該磷酸亞鐵鋰于惰性氣氛中，400-700℃條件下煅燒2-10小時，得到磷酸亞鐵鋰復合材料。

本發明實施例還提供上述方法制備的磷酸亞鐵鋰復合材料在電池正極材料中的應用。

本發明實施例制備方法，在水熱反應中，反應溫度為150-250℃，反應條件溫和，對設備要求低，易于控制，非常適于工業化生產，而且合成的磷酸亞鐵鋰復合材料中鐵和鋰鹽的摩爾比例為1∶0.8-1.3，只需按照化學計量比，大大減少了資源的浪費，成本低廉。

附圖說明

圖1是本發明實施例制備方法制備的磷酸亞鐵鋰復合材料X衍射圖；

圖2是本發明實施例制備方法制備的磷酸亞鐵鋰復合材料掃描電鏡圖；

圖3是本發明實施例制備方法制備的磷酸亞鐵鋰復合材料前五次充放電曲線。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供一種磷酸亞鐵鋰復合材料制備方法，包括如下步驟：

制備磷酸亞鐵粒子：

將磷的源化合物和亞鐵源化合物加入水和/或醇中，于80-150℃條件下反應5-10小時，得到磷酸亞鐵粒子；

制備磷酸亞鐵鋰：

按摩爾比1∶0.8-1.3將所述磷酸亞鐵粒子、鋰鹽和磷源加入水和/或醇醇中，加入有機碳源，于150-250℃條件下反應5-15小時，得到磷酸亞鐵鋰前驅體；

制備磷酸亞鐵鋰復合材料：

將磷酸亞鐵鋰前驅體于惰性氣氛中，400-700℃條件下煅燒2-10小時，得到磷酸亞鐵鋰復合材料。

具體地，

在制備磷酸亞鐵粒子步驟中，該磷的源化合物是指，在水和/醇溶液體系中提供磷酸根離子的化合物，例如，磷酸、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鋰或磷酸銨等；該亞鐵源化合物是指，在水和/或醇體系中，提供亞鐵離子的化合物，例如，氯化亞鐵、檸檬酸亞鐵等；該醇是指能夠作為溶劑的醇，具體沒有限制，優選C₁-C₁₆的醇，例如甲醇、乙醇、丙醇等；該步驟中，磷的源化合物和亞鐵源化合物按照磷和鐵摩爾比2∶3混合，磷酸根離子和亞鐵離子反應，生成磷酸亞鐵沉淀(微粒)。在一些具體實施例中，本步驟反應在攪拌條件下進行，對攪拌沒有具體要求。

或者，該磷的源化合物和/亞鐵源化合物在水和/或醇體系中，不能提供磷酸根離子或亞鐵離子，但是二者在水和/或醇體系中，發生反應，生成磷酸亞鐵沉淀。例如，磷酸和氧化亞鐵、五氧化二磷或氧化亞鐵等。

在水和/醇體系中，制得磷酸亞鐵沉淀后，過濾，收集沉淀并洗滌，將沉淀在真空條件下干燥，得到干燥后的磷酸亞鐵粒子。

進一步，本步驟反應中，加入還原劑進行反應，該還原劑是指在液相環境中具有還原性的化合物，例如抗壞血酸、水合肼、硼氫化鈉、硼氫化鉀等，加入的還原劑的摩爾量和亞鐵源化合物的摩爾量之比為0.1-1∶1，還原劑在本步驟中，起保護亞鐵離子的作用，保證其不被氧化為三價鐵離子。