[發明專利]磷酸亞鐵鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201310354560.2
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103500829A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 何向明;王莉;高飛飛;戴仲葭;黃賢坤;王繼賢
• 申請（專利權）人: 江蘇華東鋰電技術研究院有限公司;清華大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及一種鋰離子正極活性材料的制備方法，尤其涉及一種正極活性材料磷酸亞鐵鋰的制備方法。

背景技術

磷酸亞鐵鋰（LiFePO₄）作為一種具有較好安全性，價格低廉且對環境友好的鋰離子電池正極活性材料一直受到人們極大的關注。然而磷酸亞鐵鋰3.4V的電壓平臺嚴重限制了鋰離子電池能量密度的提高。與磷酸亞鐵鋰相比，磷酸錳鋰（LiMnPO₄）能極大地提高鋰離子電池的能量密度。然而，磷酸錳鋰的電子電導率和鋰離子擴散速率較低，使得未經改性的磷酸錳鋰正極活性材料無法滿足實際需要。

現有技術中制備磷酸亞鐵鋰的方法有固相法、共沉淀法、水熱及溶劑熱法。然而，上述方法多采用昂貴的二價鐵作為鐵源來制備磷酸亞鐵鋰，二價鐵源的使用不僅增加了成本，而且二價鐵較容易被氧化，從而較難控制反應的條件，且影響制備的磷酸亞鐵鋰的純度、電化學性能以及生產效率。

目前，現有技術中也有采用三價鐵源作為原料來制備磷酸亞鐵鋰，但制備的的產物團聚嚴重，尺寸不均一，且電化學性能也不高。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種制備成本低廉且具有較好電化學性能的磷酸亞鐵鋰的制備方法。

一種磷酸亞鐵鋰的制備方法，包括以下步驟：提供鋰源溶液以及磷酸鐵，所述鋰源溶液包括有機溶劑以及溶解在該有機溶劑中的鋰源化合物；將所述鋰源溶液與磷酸鐵混合形成混合溶液；常壓下，在第一溫度下加熱該混合溶液形成一前驅體溶液，所述第一溫度的范圍為40℃至90℃；以及將該前驅體溶液放入溶劑熱反應釜中進行溶劑熱反應，該溶劑熱反應溫度為第二溫度，所述第二溫度高于所述第一溫度。

相對于現有技術，本發明實施例利用溶劑熱的方式來制備正極活性材料磷酸亞鐵鋰，通過采用三價鐵源作為原料降低了合成磷酸亞鐵鋰的成本，另外在溶劑熱反應之前，預先將磷酸鐵與鋰源溶液形成的混合溶液加熱形成所述前驅體溶液，該加熱的過程改變了原料的形貌以及結合方式，使得原料的分布更加均勻，從而一方面降低了所述溶劑熱反應的溫度，另一方面快速地合成了結晶度較好且顆粒均勻分散的磷酸亞鐵鋰。該制備方法簡單，無需復雜的工藝。將該磷酸亞鐵鋰做為正極活性材料具有較好的電化學性能。

附圖說明

圖1是本發明實施例的磷酸亞鐵鋰的制備方法流程圖。

圖2是本發明實施例1磷酸亞鐵鋰制備過程中形成的前驅體溶液中的固相物質的XRD譜圖。

圖3是本發明實施例1磷酸鐵在水浴加熱前后的掃描電鏡照片對比圖。

圖4是本發明實施例1制備得到的磷酸亞鐵鋰的XRD譜圖。

圖5是本發明實施例1制備得到的磷酸亞鐵鋰的掃描電鏡照片。

圖6是本發明實施例1制備得到的磷酸亞鐵鋰的首次充放電曲線。

圖7是本發明實施例1-4制備得到的磷酸亞鐵鋰的XRD對比圖譜。

圖8是本發明對比例5制備得到的磷酸亞鐵鋰的掃描電鏡照片。

圖9是本發明對比例5制備得到的磷酸亞鐵鋰的首次充放電曲線。

圖10是本發明實施例2制備得到的磷酸亞鐵鋰的XRD譜圖。

圖11是本發明實施例2制備得到的磷酸亞鐵鋰的掃描電鏡照片。

圖12是本發明實施例2制備得到的磷酸亞鐵鋰的首次充放電曲線。

具體實施方式

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例磷酸亞鐵鋰的制備方法。

請參閱圖1，本發明實施例提供一種作為鋰離子電池正極活性材料的磷酸亞鐵鋰的制備方法，其包括以下步驟：

S1，提供鋰源溶液以及磷酸鐵，所述鋰源溶液包括有機溶劑以及溶解在該有機溶劑中的鋰源化合物；

S2，將所述鋰源溶液與磷酸鐵混合形成混合溶液；

S3，常壓下，在第一溫度下加熱該混合溶液形成一前驅體溶液，所述第一溫度的范圍為40℃至90℃；以及

S4，將該前驅體溶液放入溶劑熱反應釜中進行溶劑熱反應，該溶劑熱反應溫度為第二溫度，所述第二溫度高于所述第一溫度。