[發明專利]一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201510065147.3
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104600303A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 楊改;秦顯忠;蔡飛鵬;馬烽
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

1.一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，包括步驟如下：

(1)在反應釜中預先盛有表面活性劑、高價金屬離子鹽、填料中的一種或幾種與水的混合物，將磷源、鐵源分別配成溶液，按等摩爾反應量比例送入反應釜中攪拌反應，同時加堿液控制反應液的pH值為2～4，控制反應溫度為25～90℃，反應0.5～4h，所得產物分離、洗滌、干燥得磷酸鐵前驅體；

(2)將磷酸鐵前驅體在惰性或還原氣氛保護下，升溫至400～600℃，恒溫5～10小時后自然冷卻，得到去除結晶水的納米磷酸鐵前驅體；

(3)將納米磷酸鐵前驅體與鋰源、碳源及分散劑混合，將各物料置于球磨機中球磨制成納米漿料，納米漿料在惰性或還原氣氛保護下，升溫至600～900℃，恒溫10～24小時后自然冷卻，得到納米磷酸鐵鋰材料。

2.根據權利要求1所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，步驟(1)所述的表面活性劑為非離子表面活性劑PEG、OP、P123、PMAA、PEO、PPO、PVP中一種或幾種，添加質量為原料鐵源的0～10％；摻雜高價金屬離子鹽中的高價金屬離子為V³⁺、Nb⁵⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、W⁶⁺、Zr⁴⁺中的一種或幾種，摻雜高價金屬離子鹽的質量為磷酸鐵鋰的0～10％；所述的填料為陶瓷微球、玻璃珠的一種或兩種，加入量占總反應體系體積的0～50％，反應體系的體積為0.5-100L。

3.根據權利要求2所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，步驟(1)所述的表面活性劑選PEG和PVP兩種表面活性劑，總添加量為原料鐵源質量的1-10％，PEG與PVP質量比為5-90：100；高價金屬離子鹽選含V³⁺高價金屬離子鹽，添加摩爾比為Fe³⁺:V³⁺＝1-10:100。

4.根據權利要求1所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，步驟(1)所述的鐵源為FeNO₃、FeCl₃、Fe₂(SO₄)、FeSO₄、FeC₂O₄、(NH₄)₂SO₄·FeSO₄中的一種或幾種的混合物；所述的磷源為H₃PO₄、NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂HPO₄、LiH₂PO₄和Na₃PO₄中的一種或幾種的混合物。

5.根據權利要求1所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，步驟(1)磷源、鐵源溶液的濃度均為0.2～5摩爾/升；堿液為氨或氫氧化鈉的水溶液，水溶液中堿的濃度為0.5～10摩爾/升。

6.根據權利要求1所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，步驟(2)所述的納米磷酸鐵前驅體材料顆粒粒徑為50～100nm。

7.根據權利要求1所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，步驟(3)所述的鋰源為Li₂CO₃、LiOH、LiH₂PO₄、CH₃COOLi和C₂HLiO₄中的一種或幾種的混合物；所述碳源選自檸檬酸、乙二醇、蔗糖、葡萄糖、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種。

8.根據權利要求1所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，步驟(3)所述的分散劑為乙醇、丙酮、去離子水中的一種或幾種，加入比例為納米磷酸鐵前驅體材料質量的1-10％。

9.根據權利要求1所述的一種納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是，鋰源、鐵源和磷源的用量摩爾比例是鋰:鐵:磷＝(0.9～1.2):1:1，碳源的添加量為納米磷酸鐵前驅體材料質量的0.5-20％。