[發明專利]一種摻雜碳的磷酸鐵鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201910099320.X
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109626351B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 王東升
• 申請（專利權）人: 王東升
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種摻雜碳的磷酸鐵鋰的制備方法。將三氯化鐵經過水溶解后過濾，然后加入工業級氯化鋰，攪拌混合均勻，得到鐵鋰混合液；將磷酸三丁酯加入磺化煤油，混合攪拌均勻，得到TBP萃取劑，然后將鐵鋰混合溶液與TBP萃取劑經過逆流萃取和逆流洗滌，得到有機相；有機相在燃燒室內通入空氣進行噴霧燃燒，水蒸氣含量低于50ppm時停止鼓入空氣，開始通入氮氣高溫加熱，然后將物料倒出得到冷卻料；將冷卻料經過氣流破碎后進行篩分除鐵、真空包裝得到摻雜碳的磷酸鐵鋰。本發明成本低，工藝簡單，流程短，且實現了碳摻雜磷酸鐵鋰的制備，相比較常規的包覆工藝，磷酸鐵鋰的容量更高，壓實密度高且磷酸鐵鋰的內阻更小，電導率更高。

技術領域

本發明涉及一種摻雜碳的磷酸鐵鋰的制備方法，屬于鋰電池材料制備技術領域。

背景技術

電動車和混合動力車的飛速發展對鋰離子電池性能提出了要求。在世界范圍內，一次性能源是比較短缺的，而且環境污染成為人們關注的焦點問題，綠色環保的鋰離子二次電池可以實現循環使用的效果，其循環壽命也是比較長的，在使用中可以緩解能源緊張的問題，在電子設備上得到了較為廣泛的應用。與其他材料制成的二次電池比較而言，磷酸鐵鋰電池實現較好的循環，而且在工作電壓較高的情況仍然可以使用、在不同的鋰離子電池中，磷酸鐵鋰電池的安全性是最高的，而且不會產生太多的污染，在高溫環境下穩定性好。

磷酸鐵鋰是橄欖石結構的，主要存在于磷酸鋰礦石中，呈現出正交晶系，四個磷酸鐵鋰單元，在磷酸鐵鋰中，氧原子是緊密的結合在一起的，磷原子在四面體的四周分布，鐵原子和鋰原子在八面體的四周分布，通過立體結構的分析，可以看出八面體是按照一定的角度連接起來的，鋰原子形成一個六面體。使磷酸鐵鋰形成一個三維的立體化的化學鍵，使磷酸鐵鋰的動力學性能比較穩定。

隨著磷酸鐵鋰價格跌破6萬，其在新能源客車、專用車以及儲能上均會有大面積的使用。但是由于目前常規的工藝均采用碳包覆的工藝，由于無定型的碳會導致磷酸鐵鋰的壓實密度低，且無定型的碳導電性差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種摻雜碳的磷酸鐵鋰的制備方法，成本低，工藝簡單，流程短，且實現了碳摻雜磷酸鐵鋰的制備，相比較常規的包覆工藝，磷酸鐵鋰的容量更高，壓實密度高且磷酸鐵鋰的內阻更小，電導率更高。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：

一種摻雜碳的磷酸鐵鋰的制備方法，其為以下步驟：

(1)將生產四氯化鈦的副產物三氯化鐵經過水溶解后過濾，得到澄清三氯化鐵溶液，然后加入工業級氯化鋰，攪拌混合均勻，得到鐵鋰混合液；

(2)將磷酸三丁酯加入磺化煤油，混合攪拌均勻，得到TBP萃取劑，然后將鐵鋰混合溶液與TBP萃取劑經過3-5級逆流萃取和2-3級逆流洗滌，得到有機相；

(3)將步驟(2)得到的有機相在燃燒室內通入空氣進行噴霧燃燒，維持燃燒室內的溫度為700-750℃，同時測量煙氣中的水蒸氣含量，水蒸氣含量低于50ppm時停止鼓入空氣，開始通入氮氣并維持燃燒室內的壓力為1.05-1.1個大氣壓，通入氮氣后反應時間為3-5小時，然后冷卻至物料溫度＜50℃，將物料倒出得到冷卻料；

(4)將步驟(3)得到的冷卻料經過氣流破碎后進行篩分除鐵、真空包裝得到摻雜碳的磷酸鐵鋰。

所述步驟(1)得到的澄清三氯化鐵溶液加入氨水或者鹽酸調節溶液的pH為0.5-1,同時維持三氯化鐵溶液的密度為1.2-1.3g/mL，加入的氯化鋰與三氯化鐵的摩爾比為1.01-1.02:1。