[發明專利]一種水熱法等摩爾制備磷酸鐵鋰的方法

有效

• 申請號: 201610155884.7
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105680044B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 王海峰
• 申請（專利權）人: 王海峰
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料領域，特別是一種水熱法等摩爾制備磷酸鐵鋰的方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池在新能源領域的應用引起了越來越多的關注，隨之，作為鋰離子電池的核心部分之一，正極材料已成為研究的熱點。而磷酸鐵鋰材料具有來源廣泛、成本低、毒性小、易回收、安全性能好、使用壽命長和比容量高等優點，是目前最熱門且可靠的候選正極材料之一。

目前，在眾多磷酸鐵鋰的制備方法及電化學性能改進中，固相法、溶膠-凝膠法、水熱法以及碳包覆、金屬離子摻雜等占有重要地位。例如：wang等（Electrochem Acta,2005,50,14）采用固相反應法制備了Fe位摻雜的正極材料LiFe_0.9Mg_0.1PO₄；Jin等（J Power Sources,2008,178）利用水熱法合成LiFePO₄，以LiOH，FeSO₄，H₃PO₄為原料，摩爾比3:1:1，先將磷酸和硫酸亞鐵混合，加入少量蒸餾水攪拌，再將氫氧化鋰溶液加入到混合溶液中，攪拌然后轉移至反應釜中，在干燥箱中180℃下加熱5小時；該方法中鋰源：鐵源：磷源為3:1:1，溶液中鋰源大量過量中和多余的陰離子，造成原料成本浪費，且金屬鐵離子容易與磷酸根反應發生團聚而沉淀在高壓釜底部，與鋰離子接觸不充分，導致反應雜質含量高、成本昂貴，操作復雜。

因此，急需一種能夠最大限度提高鋰源利用率，降低終產品雜質的磷酸鐵鋰制備方法。

發明內容

本發明的技術任務是針對以上現有技術的不足，提供一種水熱法等摩爾制備磷酸鐵鋰的方法。

本發明解決其技術問題的技術方案是：

（1）取磷酸鐵穩定劑于去氧蒸餾水中溶解，攪拌下緩慢加入亞鐵源，形成混合液A；

（2）按照Fe²⁺：Li⁺=1:1稱取LiH₂PO₄，溶于去氧蒸餾水中，并攪拌，形成溶液B；

（3）將混合液A與溶液B混合并攪拌，加入高壓反應釜中，用氨水調節pH=6~8；通入惰性氣體，波浪式加熱反應釜至160~200℃保溫4~6h，自然冷卻至室溫，過濾、洗滌、真空干燥箱80℃干燥4h、粉碎、得正極材料LiFePO₄。

其中所述磷酸鐵穩定劑為焦磷酸銨、兩性離子聚丙烯酰胺、可溶性淀粉中的一種；亞鐵源為FeSO₄·7H₂O或草酸亞鐵；惰性氣體為氮氣、氦氣中的一種或混合；波浪式加熱方式為控制加熱速度1℃/min，加熱45min，停止加熱，待溫度下降15℃后同等加熱速度繼續加熱45min，如此反復使溫度呈波浪式上升至目標溫度。

與現有技術相比較，本發明具有以下突出的有益效果：

1、使用焦磷酸銨與硫酸亞鐵反應生成性質穩定的焦磷酸亞鐵，焦磷酸亞鐵在高溫高熱下水解釋放亞鐵離子，通過波浪式加熱控制溶液溫度進而影響水解速度，有效降低反應過程中磷酸亞鐵鋰顆粒的生長速度，起到細化磷酸亞鐵鋰顆粒的效果；

2、在溶液混合過程中，使用1mol/L氨水緩慢調節pH至6～8，避免混液過程出現Fe（OH）₂沉淀，FePO₄沉淀影響產物純度，同時氨水可以平衡多余的磷酸根離子，維持溶液電荷平衡；