[發明專利]一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法

有效

• 申請號: 201210340028.0
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102867954A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 尚玉明;王要武;謝曉峰;王樹博;王金海;劉永剛;趙驍;陳敬波;方謀
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，通過乳液法制備磷酸鐵鋰前驅體，使磷酸亞鐵鋰前驅體在油包水乳液內的水相中反應生成，降低產物粒徑，再經干燥包碳、燒結處理得到磷酸亞鐵鋰正極材料，具體步驟如下：

（1）將濃度為5-30wt%的三價鐵鹽水溶液加入反應釜中，攪拌下滴加濃度為5-30wt%堿的水溶液，得到紅色的氫氧化鐵沉淀，過濾并洗滌，直至以硝酸銀溶液檢測濾液中無氯離子存在為止；其中三價鐵鹽中的鐵元素與堿的摩爾比為1：3~3.3；

（2）將步驟（1）所得到的氫氧化鐵轉移至另一反應釜中，加入去離子水、有機溶劑及乳化劑，攪拌至體系形成油包水型乳液狀態，加入濃度為85wt%的磷酸，將體系升溫至40-60℃，攪拌反應2-8小時；然后加入還原鐵粉，繼續攪拌反應12-24小時，生成磷酸氫亞鐵中間體；其中去離子水加入量為步中（1）中生成的氫氧化鐵計算質量的5-15倍，有機溶劑與去離子水的質量比為（1-3）：1；乳化劑加入量為氫氧化鐵計算質量的?0.1-1%；

（3）將鋰源分次緩慢加入步驟（2）反應液中，維持原溫度繼續攪拌反應2-8小時后將體系降至室溫并沉降過夜，過濾，收集固體并于80℃真空干燥，得磷酸亞鐵鋰前驅體；濾液經分液后，所得有機溶劑循環利用；

（4）將上述磷酸亞鐵前驅體置于混合反應器內，加入碳源有機物，抗氧化劑、去離子水，攪拌2-6小時至混合均勻，將所得混合物真空干燥，移入氮氣保護的燒結爐，在600~800℃燒結3~10h，制備成磷酸鐵鋰正極材料；其中碳源有機物加入量為磷酸鐵鋰正極材料計算質量的2~25%，抗氧化劑加入量為磷酸鐵鋰正極材料計算質量的0.1-1%,去離子水加入量為磷酸鐵鋰材料計算質量的1-10倍。

2.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，上述反應體系中的總鐵元素、磷元素、鋰元素的摩爾比為1：1：1~1.15，三價鐵鹽中的鐵元素和還原鐵粉的摩爾比為2：1。

3.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，步驟（1）中所述三價鐵鹽為三氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵中的一種或一種以上。

4.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，步驟（1）中所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水中的一種或一種以上。

5.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，步驟（2）中所述有機溶劑為甲苯、二甲苯、石油醚、三氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳、硝基苯、乙酸乙酯中的一種或一種以上。

6.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，步驟（2）中所述乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一種或一種以上。

7.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，步驟（3）中所述鋰源為氫氧化鋰或碳酸鋰。

8.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，步驟（4）中所述碳源有機物為淀粉、蔗糖、葡萄糖、酚醛樹脂、聚乳酸、聚乙烯醇中的一種或一種以上。

9.根據權利要求1所述的一種乳液法液相合成磷酸亞鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，步驟（4）中所述抗氧化劑為檸檬酸、甲醛、抗壞血酸、草酸中的一種或一種以上。