[發明專利]磷酸鋰鐵材料的制造方法及由其制得的磷酸鋰鐵粉末

有效

• 申請號: 201110329994.8
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102468489A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 林居南;林榮正;謝嘉容
• 申請（專利權）人: 芯和能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 雒純丹

1.一種磷酸鋰鐵材料的制造方法，包括以下步驟：

(A)依下列規則選擇微米等級的磷源、鋰源及含有三價鐵化合物的鐵源作為原料：

若該鐵源為水溶性，則該磷源及該鋰源中至少一種為非水溶性；若該鐵源為非水溶性，則該磷源及該鋰源中至少一種為水溶性；

(B)將水溶性的原料、碳源及分散劑加入去離子水中，之后加入非水溶性的原料以及鋰位置摻雜化合物或鐵位置摻雜化合物，以形成漿料；

(C)進行研磨，以使該漿料的固體粒子粒度介于0.1微米至10微米之間；

(D)對該漿料進行造粒，以提供粒度介于1微米至40微米之間的前軀體粉末；以及

(E)在介于600℃至800℃之間的溫度及還原氣氛下鍛燒該前軀體粉末，以形成碳包覆且具有鋰位置取代或鐵位置取代的磷酸鋰鐵，且該磷酸鋰鐵符合通式(I)：

Li_a-xM1_xFe_b-yM2_yPO₄/C??????式(I)

其中M1為鋰位置摻雜元素、M2為鐵位置摻雜元素、0.9≤a≤1.1、0≤x≤0.05、0.9≤b≤1.0、0≤y≤0.15，且x、y不同時為0。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括以下步驟：

(F)從制得的磷酸鋰鐵中選出粒度介于5微米至20微米的粉末。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其中步驟(D)對該漿料進行噴霧造粒。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其中該鋰位置摻雜化合物選自鈉、鎂、鈮、釹、釔或鑭的氧化物，鈉、鎂、鈮、釹、釔或鑭的碳酸物，鈉、鎂、鈮、釹、釔或鑭的氫氧化物，鈉、鎂、鈮、釹、釔或鑭的硝酸鹽，鈉、鎂、鈮、釹、釔或鑭的有機金屬化合物，或鈉、鎂、鈮、釹、釔或鑭的氯化物，該鐵位置摻雜化合物選自鈣、鋁、鎵、鈦、鋯、鎢、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、錫或鉍的氧化物，鈣、鋁、鎵、鈦、鋯、鎢、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、錫或鉍的碳酸物，鈣、鋁、鎵、鈦、鋯、鎢、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、錫或鉍的氫氧化物，鈣、鋁、鎵、鈦、鋯、鎢、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、錫或鉍的硝酸鹽，鈣、鋁、鎵、鈦、鋯、鎢、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、錫或鉍的有機金屬化合物，或鈣、鋁、鎵、鈦、鋯、鎢、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、錫或鉍的氯化物。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，其中該鋰位置摻雜元素為鈮，且該鐵位置摻雜元素為鈦或鉻。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，以磷酸鋰鐵之鋰含量計，該鋰位置摻雜化合物的添加量介于0.1mol％至5mol％之間。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，以磷酸鋰鐵的鐵含量計，該鐵位置摻雜化合物的添加量介于1mol％至15mol％之間。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其中該碳源為水溶性的含碳有機化合物。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，其中該碳源選自蔗糖、果糖、葡萄糖、檸檬酸、聚乙烯吡咯啶酮、環糊精、聚乙烯醇、聚乙二醇或它們的組合。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，以磷酸鋰鐵的總重量計，該碳源的添加量介于2wt％至15wt％之間。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其中該分散劑為聚乙烯型或多元醇型非離子性分散劑。

12.根據權利要求1至11項中任一項所述的方法，其特征在于，其中：

水溶性的磷源選自磷酸、磷酸二氫鋰、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨或它們的組合；

水溶性的鋰源選自氫氧化鋰、醋酸鋰、磷酸二氫鋰、硝酸鋰、氯化鋰、檸檬酸鋰或它們的組合；

水溶性的鐵源選自硝酸鐵、氯化鐵或它們的組合；

非水溶性的磷源選自磷酸鋰、磷酸亞鐵、磷酸鐵或它們的組合；

非水溶性的鋰源選自氟化鋰、碳酸鋰、磷化鋰或它們的組合；以及

非水溶性的鐵源選自三氧化二鐵、氫氧化鐵、磷酸亞鐵、磷酸鐵或它們的組合。

13.一種磷酸鋰鐵粉末，其特征在于，其是以權利要求12所述的方法制備而得。