[發明專利]一種磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201510546920.8
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105129761A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 徐德生
• 申請（專利權）人: 無錫市嘉邦電力管道廠
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01B25/26;H01M4/58
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

1.一種用棕剛玉渣制備磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，該方法為：

(1)用棕剛玉渣制備磷酸亞鐵晶體：將棕剛玉渣和硫酸按照配比進行混合并攪拌，在60～80℃下進行微波輔助浸取反應，過濾，向過濾后得到的濾液中加入還原鐵粉至濾液中不再含有Fe³⁺，調節濾液pH值，加入絮凝劑，進行攪拌操作，靜置后離心分離除雜，得到硫酸亞鐵上清液，調節硫酸亞鐵上清液的pH，然后進行蒸發濃縮結晶，真空干燥，得到硫酸亞鐵晶體；

(2)利用步驟(1)制備得到的硫酸亞鐵晶體制備粉狀草酸亞鐵；

(3)將氫氧化鋰、步驟(2)得到的粉狀草酸亞鐵和磷酸二氫銨及聚氯代烯烴在常溫常壓下在有機或水介質中以機械球磨或機械攪拌的方式混合，混合物干燥后置于控溫反應爐中，用流動非氧化性氣體置換反應容器，在100℃～750℃范圍內分段程序控溫反應0.3～20小時，反應物自然冷卻后，經機械碾磨后過篩，得磷酸亞鐵鋰正極材料黑色固體粉末；其中氫氧化鋰、草酸亞鐵和磷酸二氫銨的混合比例依鋰、鐵、磷酸根含量為基準，鋰∶鐵∶磷酸根的摩爾數比為1∶1.2～1.5∶1.5～2，聚氯代烯烴的加入量依制備磷酸亞鐵鋰正極材料的理論重量為基準，使制備的每100克磷酸亞鐵鋰正極材料中含有2％～5％碳含量。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述棕剛玉渣和硫酸按照質量(g)與體積(mL)為2.5～4:1進行混合；

優選地，所述硫酸的質量百分比濃度為25～35％；

優選地，所述微波輔助浸取反應時間為5～8h；

優選地，所述調節濾液pH為4.5～5.5；

優選地，所述調節硫酸亞鐵上清液的pH為1～2；

優選地，所述蒸發濃縮結晶的溫度為65～75℃；

優選地，所述真空干燥的溫度為30～40℃；

優選地，所述真空干燥的時間為5～8h。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述制備粉狀草酸亞鐵的方法為：

將步驟(1)制備得到的硫酸亞鐵晶體配置成硫酸亞鐵溶液，所得硫酸亞鐵溶液和草酸溶液分別用助劑氨水、無水乙醇進行預處理，將預處理后的草酸溶液緩慢加入到硫酸亞鐵溶液中在30～40℃下反應30～40min，離心分離、洗滌和烘干，得到粉狀草酸亞鐵；

優選地，所述預處理后的硫酸亞鐵溶液的質量百分比濃度為10～30％；

優選地，所述預處理后的草酸溶液的質量百分比濃度為10～30％。

4.根據權利要求1-3之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的聚氯代烯烴為聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯或聚偏氯乙烯中任意一種或至少兩種的組合。

5.根據權利要求1-4之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的分段程序控溫反應具有明確的保溫過程，即在100℃～400℃的低溫區有一個明確的保溫過程，用于原料混合物的預分解；在400℃～750℃的高溫區有一個明確的保溫過程，用于磷酸亞鐵鋰正極材料的燒結整形。

6.根據權利要求1-5之一所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述流動非氧化性氣體為氮氣、氬氣、無氧空氣和水蒸汽中的一種或它們的組合。

7.根據權利要求1-6之一所述的制備方法，其特征在于所述有機介質為丙酮、乙醇、苯或甲苯中任意一種或至少兩種的組合。