[發明專利]一種改性氧化鐵制備磷酸鐵鋰工藝

有效

• 申請號: 201810330811.6
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN108321383B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 王海峰;張靜;朱友坤
• 申請（專利權）人: 日照軒宜信息科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙) 31288
• 代理人: 邢黎華

本發明公開了一種改性氧化鐵制備磷酸鐵鋰工藝，其步驟包括(1)預處理液制備；(2)取氯化鐵、十二烷基硫酸銨和桉樹葉提取液反應釜內混合，反應，制得改性氧化鐵；(3)改性氧化鐵加入絡合劑溶液中，攪拌，靜置得改性氧化鐵絡合物；(4)向步驟(3)中加入H₃PO₄，調節pH，攪拌，陳化、過濾、洗滌、烘干得到預處理FePO₄·2H₂O前驅體；(5)稱取預處理FePO₄·2H₂O前驅體，鋰源，碳源，分散劑，于球磨機混勻，并轉移至燒結爐中，惰性氣氛保護下200～300℃燒結；(6)繼續升溫至650～750℃，保溫6～10h，冷卻至室溫，得碳包覆LiFePO₄。該方法制得的正極材料50℃、10C充放電容量達153mAh/g。

技術領域

本發明為發明專利《一種改性氧化鐵制備碳包覆磷酸鐵鋰的方法》(申請號：2016101583764)的分案申請，涉及一種電池材料，特別是一種氧化鐵改性制備磷酸鐵鋰的方法。

背景技術

鋰離子電池是新一代高能電池，與鈷酸鋰電池相比具有能量密度大、電壓高、循環性能好、電池質量輕、無記憶效應、綠色環保和工作溫度范圍寬等優點而被廣泛應用。自1997年Padhi等人首次將正交橄欖石結構的LiFePO₄用于鋰離子電池正極材料，對該材料的研究已經逐漸成為各國科研工作人員的研究熱點。但是LiFePO₄材料電子電導率和鋰離子擴散系數均比較低，導致其倍率充放電性能極差，限制了該材料的應用。有效的在磷酸鐵鋰粒子的表面包覆導電性物質，并且將磷酸鐵鋰粒子微細化(約100nm以下)從而增大反應表面積，是目前磷酸鐵鋰正極材料的研究重點。

磷酸鐵鋰制備工藝中需要選擇鐵源、磷源和鋰源，鐵源一般是鐵鹽，也有部分制備工藝選用原材料來源廣泛、價格便宜的氧化鐵，但氧化鐵與H₃PO₄反應迅速，前驅體FePO₄顆粒生長團聚沉淀，導致需要3倍過量的鋰源(鋰源：鐵源：磷源為3:1:1)方能正向反應生成磷酸鐵鋰，導致反應雜質含量高、成本昂貴，操作復雜。故此利用氧化鐵為原料的磷酸鐵鋰制備工藝多選磷酸二氫鋰作為磷源和鋰源，如《一種正極材料磷酸鐵鋰的制備方法》(申請號：200910140333.3)，但是磷酸二氫鋰成本明顯高于H₃PO₄和LiOH，造成生產成本高居不下。

發明內容

本發明的技術任務是針對以上現有技術的不足，提供一種步驟簡單，生產成本低的改性氧化鐵制備磷酸鐵鋰工藝。

本發明解決其技術問題的技術方案是：一種改性氧化鐵制備磷酸鐵鋰工藝，其特征在于：步驟包括：

(1)預處理液制備：稱取桉樹葉剪碎，加入蒸餾水中，水浴加熱，濾膜過濾，所得濾液即為桉樹葉提取液，儲存于棕色玻璃瓶內留用。

(2)改性氧化鐵制備：取氯化鐵、聚乙烯亞胺和桉樹葉提取液于反應釜內混合，60～80℃下攪拌反應2～4h，反應產物洗凈、過濾、干燥，得到改性氧化鐵；

(3)改性氧化鐵絡合物的制備：稱取改性氧化鐵加入絡合劑溶液中，攪拌，靜置30min；

(4)FePO₄·2H₂O前驅體制備：向步驟(3)的溶液中加入68ml質量分數85％的H₃PO₄，用1mol/L氨水調節pH為2.0～3.0，攪拌1h，陳化、過濾、洗滌、烘干得到預處理FePO₄·2H₂O前驅體；

(5)按照Fe：Li＝1:1稱取預處理FePO₄·2H₂O前驅體，鋰源，以及碳源和分散劑，于行星式球磨機球磨10min混合均勻，混合物料轉移至燒結爐中氮氣氣氛保護下200～300℃燒結1.5～2h；