[發(fā)明專利]一種磷酸鐵鋰用球聚體結(jié)構(gòu)納米級(jí)磷酸鐵的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110201227.9
• 申請(qǐng)日: 2011-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN102303857A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙金鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 彩虹集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): C01B25/45
• 分類號(hào): C01B25/45;B82Y40/00;H01M4/58
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及過渡金屬磷酸鹽的制備方法，具體為可用于制備磷酸金屬鋰正極材料的納米級(jí)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(jià)格、優(yōu)異的安全性的特點(diǎn)，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為最有可能成為EV電池用正極材料。在其具有卓越優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，作為EV電池用正極材料還存在其致命的缺點(diǎn)：電子電導(dǎo)率低在10-9s/cm量級(jí)；離子傳輸率低在10-11s/cm量級(jí)。如此低的電子/離子傳輸率使其充放電速率提高的嚴(yán)重障礙，限制了其在EV、HEV上的運(yùn)用。

當(dāng)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(shí)現(xiàn)材料的納米化。C.Delacourt在Size?Effects?on?Carbon-Free?LiFePO4?Powders?The?Key?to?Superior?Energy?Density(Electrochemical?and?Solid-State?Letters，9(7)A352-A355)論述了粒徑對(duì)離子傳輸率的影響。當(dāng)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(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰材料的納米化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種球聚體結(jié)構(gòu)的納米級(jí)磷酸鐵(FePO₄·2H₂O)的制備方法。該方法采用液相控制結(jié)晶法工藝，實(shí)現(xiàn)一次粒子為納米級(jí)的磷酸鐵(FePO₄·2H₂O)，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)，通過二次造粒所得微米級(jí)球聚體結(jié)構(gòu)的FePO₄·2H₂O更有利于合成易于涂布的微米級(jí)磷酸鐵鋰材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種磷酸鐵鋰用球聚體結(jié)構(gòu)納米級(jí)磷酸鐵的制備方法，包括下述步驟：

1)將含有Fe³⁺的可溶化合物與含有PO₄^3-的可溶化合物按照質(zhì)量比為1∶1-1.2的比例分別溶于去離子水中得到透明均相溶液，再將其混合均勻后得到混合液；

2)將上述混合液中加入氨水溶液，調(diào)節(jié)pH值至6-8.5；

3)將調(diào)節(jié)至中性的混合液置于水浴中于50℃-100℃加熱1-2小時(shí)后，形成白色絮狀懸濁液；過濾后得到白色濾餅，用去離子水洗滌濾餅；

4)采用液相控制結(jié)晶工藝制備一次粒子，再經(jīng)噴霧干燥工藝進(jìn)行二次造粒，經(jīng)噴霧干燥后，即得到通過二次造粒所得由粒徑為30nm的一次粒子團(tuán)聚后形成粒徑為5-20μm的球形團(tuán)聚體微米級(jí)球聚體結(jié)構(gòu)的FePO₄·2H₂O。

本發(fā)明進(jìn)一步的特征在于：

所述含有Fe³⁺的可溶化合物為Fe(NO₃)₃、Fe₂(SO₄)₃或FeCl₃中的一種。

所述含有PO₄^3-的可溶化合物為H₃PO₄、(NH₄)H₂PO₄或(NH₄)₂HPO₄中的一種。

所述步驟3)中用去離子水洗滌濾餅，連續(xù)兩次洗液的電導(dǎo)率值相差在5％之內(nèi)后洗滌結(jié)束。

所述二次造粒干燥過程采用噴霧干燥工藝實(shí)現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：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(jí)的磷酸鐵(FePO₄·2H₂O)，解決了現(xiàn)有高溫固相法合成LiFePO₄過程中采用常規(guī)FePO₄·2H₂O造成的LiFePO₄正極材料一致性較低、難以實(shí)現(xiàn)納米化的問題，通過二次造粒所得微米級(jí)球聚體結(jié)構(gòu)的FePO₄·2H₂O更有利于合成易于涂布的微米級(jí)磷酸鐵鋰材料。