[發明專利]納米磷酸鐵前驅體以及超細納米電極材料磷酸鐵鋰的制備方法

無效

• 申請號: 201110218827.6
• 申請日: 2011-07-23
• 公開（公告）號: CN102683674A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 黃桂清;莫博山
• 申請（專利權）人: 黃桂清
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 鄧曉安

1.超細納米電極材料磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：首先制備具有納米尺寸或亞微米尺寸顆粒的磷酸鐵前驅體FP，然后再用FP制得具有粒徑小于100nm的超細納米球形或準球形或類球形顆粒的磷酸鐵鋰電極材料，具體包括下列步驟：

(1)用一定摩爾比的鐵源化合物和磷源化合物在水中反應制得帶結晶水納米前驅體系列FP1，通過加熱去除FP1中的結晶水制得無水納米前驅體系列FP2；

(2)鋰源化合物混和納米磷酸鐵系列按摩爾比與一定碳源化合物，在水或有機溶劑中混合反應，形成具有納米尺寸大小的第一磷酸鐵鋰前驅體LFP1；

(3)把LFP1在惰性氣氛中煅燒，制得具有納米尺寸大小的第二磷酸鐵鋰前驅體LFP2；

(4)把前驅體LFP1或LFP2在惰性氣氛中煅燒，制得超細納米球形或類球形顆粒電極材料磷酸鐵鋰電極材料。

2.權利要求1所述的超細納米電極材料磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：納米磷酸鐵前驅體FP制備包括下列步驟：

(1)準備溶液A和B：A是磷源物與水混合液，B是鐵源物與水混合液；

(2)A和B按一定摩爾比混合，加入氧化劑，用氧化劑把混合液中可能存在的亞鐵氧化成三價鐵后，攪拌約2～5小時并調PH值至1～6.5之間，繼續攪拌加熱，溫度控制在25℃～100℃之間，反應1～10小時；

(3)停止反應，冷卻至室溫，沉淀離心分離，用水洗滌燒干即得帶有結晶水，具有納米尺寸的前驅體FP1；

(4)加熱FP1溫度控制在約250℃～600℃之間，時間控制2～20小時之間，即得無水納米磷酸鐵前驅體FP2；

所述制備納米磷酸鐵反應PH控制在約1～6.5之間；鐵磷摩爾比為Fe/P＝1；

所述的鐵源是鐵粉、三氧化二鐵、四氧化三鐵、三價鐵源化合物和二價鐵源化合物一種或兩種以上混合；二價鐵需要用氧化劑轉化成三價鐵；

所述的氧化劑是H₂O₂、Na₂O₂和NaClO₃中的一種或兩種以上混合。

3.權利要求2所述的超細納米電極材料磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：

所述鐵源化合物和磷源化合物混合后反應溫度控制在室溫至100℃之間，反應時間1～10小時之間。

4.權利要求1所述的超細納米電極材料磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：用所制納米磷酸鐵前驅體FP1或FP2制備具有超細納米球形或類球形顆粒磷酸鐵鋰電極活性材料，其步驟如下：

(1)鋰源化合物與磷酸鐵前驅體以一定摩爾比，與一定量碳源化合物在水或有機溶劑中混合，溫度控制在室溫至溶液沸點之間，時間控制在2～8小時之間，形成第一納米磷酸鐵鋰前驅體LFP1；

(2)將所得LFP1置于有惰性氣體保護爐中，在惰性氣體保護下，溫度控制在300℃～450℃煅燒2～10小時，冷卻后粉碎過篩，制得第二納米磷酸鐵鋰前驅體LFP2；

(3)將所得LFP1或LFP2置于惰性氣體保護爐中，在惰性氣體保護下于300℃～450℃煅燒2～5小時，繼續升溫至500℃～800℃煅燒2～15小時，冷卻后制得具有超細納米顆粒球形或類球形顆粒磷酸鐵鋰正極材料LFP；

所述的鋰源化合物是碳酸鋰、氧化鋰、醋酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰、甲酸鋰、磷酸鋰、氟化鋰、碘化鋰、硝酸鋰、氯化鋰、硫酸鋰和磷酸二氫鋰中的一種或兩種以上混合；

所述磷酸鐵前驅體是本發明所制備的含結晶水磷酸鐵FP1(FePO₄·nH₂O)和無水磷酸鐵FP2(FePO₄)；

所述Li∶Fe∶P摩爾比是：1∶1∶1。

5.權利要求4所述的超細納米電極材料磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：所述溶液是水或/和有機溶劑包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、丙酮、丁酮、丁二酮、乙二醇、二甲基酰胺(DMF)和乙腈中的一種或多種組合。