[發明專利]一種形貌可控的磷酸鐵鋰及其制備方法

有效

• 申請號: 201410215299.2
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104009229A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種形貌可控的磷酸鐵鋰，其特征是：由磷酸鐵鋰的初始原料與控制劑組成，組成的各組分按重量份計為：

磷酸鐵鋰初始原料?????95-100份，

控制劑???????????????0.5-1份，

熱塑性淀粉???????????3-5份，

含氮共軛聚合物???????1-3份，

加工助劑?????????????0.2-0.5份，

其中所述的磷酸鐵鋰初始原料按照鋰源、鐵源、磷源按摩爾比Li：Fe：P=1：1：1混合，所述的鋰源為硝酸鋰、氫氧化鋰中的一種；所述的鐵源為硝酸鐵、醋酸亞鐵、氯化鐵、氯化亞鐵中的一種；所述的磷源為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨中的一種；所述的控制劑可以根據形貌需要選擇使用，其中選用可溶性鎂鹽作為纖維狀磷酸鐵鋰的控制劑；選用草酸鈉、草酸鉀、草酸銨中的一種作為片狀磷酸鐵鋰的形貌控制劑；選用氣相二氧化硅作為球形磷酸鐵鋰的控制劑；所述的熱塑性淀粉為通過多元醇增塑的具有可熱塑加工性的淀粉；所述的含氮共軛聚合物為聚乙烯基咔唑（PVK）、聚吡咯（PPy）和聚苯胺（PAn）中的一種；所述的加工助劑為潤滑助劑。

2.一種形貌可控的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征是：利用動態磨盤式螺桿反應器，通過選用不同的控制劑，抑制和減弱磷酸鐵鋰在不同晶面的生長速度，從而獲得纖維狀、片狀、球形形貌的磷酸鐵鋰顆粒，按照上述組成的各組分按重量份進行如下具體制備步驟：

1）將鋰源、鐵源、磷源按摩爾比Li：Fe：P=1：1：1混合，加入適量的緩沖溶液混均陳放24h-48h；

2）將步驟1)得到的混合料與熱塑性淀粉、含氮共軛聚合物、控制劑、加工助劑輸入立軸反射型微粉碎機，轉子轉速控制在1200-1500rpm，強力攪拌5-15min，控制溫度在80℃~120℃，通過刀片切割和高速氣流碰撞的雙重粉碎功能，在刀片切割粉碎過程中，轉子產生高速氣流隨刀片切割方向旋轉，使熱塑性淀粉、含氮共軛聚合物與磷酸鐵鋰原料預反應；

3）將步驟2)得到的預反應料送入磨盤式螺桿反應器，通過動態磨盤式螺桿反應器的連續動態熱塑性擠壓，在控制劑作用下，磷酸鐵鋰不同晶面的生長速度出現差異，晶粒逐步形成并沿不同晶向開始生長，先后均化、結晶反應、剪切碳化，最終形成不同形貌的磷酸鐵鋰顆粒。

3.如權利要求2所述的一種形貌可控的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：制備步驟1）所述的緩沖溶液為NH₃·H₂O和NH₄Cl組成的緩沖溶液，加入量以完全濕潤鋰源、鐵源、磷源為準。

4.如權利要求2所述的一種形貌可控的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：制備步驟2）所述的控制劑可以根據形貌需要選擇使用，其中選用可溶性鎂鹽作為纖維狀磷酸鐵鋰的控制劑，可溶性鎂鹽由于Mg²⁺的抑制，側向以單晶形式快速鏈接生長，最終形成纖維狀的磷酸鐵鋰；選用草酸鈉、草酸鉀、草酸銨中的一種作為片狀磷酸鐵鋰的形貌控制劑，可以抑制磷酸鐵鋰在b軸向的生長，而是在ac二維方向快速生長最終形成片狀磷酸鐵鋰；選用氣相二氧化硅作為球形磷酸鐵鋰的控制劑，其優異的各向同性誘使磷酸鐵鋰在三維方向均勻生長，最終形成球形磷酸鐵鋰。

5.如權利要求2所述的一種形貌可控的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：制備步驟3）所述的磨盤式螺桿反應器是由捏合盤和螺桿組成的雙階式連續反應器，其特征在于第一階通過捏合盤錐芯體和錐形腔體相對旋轉運動使物料塑化、均化、并發生結晶反應，捏合盤轉速控制在50-120rpm；在第二階設置剪切螺桿，其特征在于，螺桿剪切筒的內壁上設有梯形螺紋槽，所述梯形螺紋槽的升角為45度至90度，是一種強剪切力化學反應器，對物料進行剪切碳化，螺桿主機螺桿轉速設置在150-250rpm，溫度控制在：一區100-120℃；二區200-300℃；三區300-400℃，進一步，所述料筒外設有加熱器和恒溫器。