[發明專利]一種多級造孔式磷酸鐵鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201910595886.1
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110255522B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 石茂虎;劉紅;程沖;邱曉微
• 申請（專利權）人: 重慶特瑞電池材料股份有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 方洪

1.一種多級造孔式磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，一級多孔磷酸亞鐵銨的制備：將濃度為85％的磷酸加入到去離子水中攪拌30min-60min，然后在曝氣盤或曝氣管通入惰性氣體10min-60min后，加入亞鐵鹽，亞鐵離子：磷酸根離子的摩爾比為(0.97-1)：1，亞鐵鹽全部溶解后繼續攪拌30min-60min，然后加入添加劑A和添加劑B，添加劑A的摩爾數為亞鐵離子摩爾數的0.01-0.1，添加劑B的質量為磷酸質量的0.1-0.3，此時將溶液溫度升至60℃-90℃并保持恒溫，使用氨水進行滴定，使其溶液的pH值控制在6-7，然后反應30min-90min，趁熱過濾，先用熱水洗滌，然后用有機溶劑洗滌，再將固體放入真空干燥箱中，80℃-90℃干燥12h-24h，得到一級多孔磷酸亞鐵銨固體；其中，所述添加劑A為吸附介質，所述添加劑B為脂溶性色素或脂類聚合物；

S2，二級多孔磷酸鐵鋰的制備：將S1所得的一級多孔磷酸亞鐵銨固體加入到去離子水中，加入添加劑C，所述添加劑C為低溫易分解和升華的包覆物，添加劑C的摩爾數為磷酸亞鐵銨摩爾數的0.02-0.2，然后加入鋰源，使鋰離子：磷酸根離子的摩爾比為(1-1.1)：1，混合4～8小時后將全部漿料轉移至納米砂磨機中研磨4～12小時，然后使用離心式噴霧干燥塔造粒；在高純惰性氣氛中燒結，即以2.5～5℃/min升溫至400～600℃保溫6～12小時，隨后自然降溫，得到二級多孔磷酸鐵鋰固體；

S3,三級多孔磷酸鐵鋰的制備：將S2所得二級多孔磷酸鐵鋰固體粉碎后，加入到去離子水中，加入添加劑D，所述添加劑D為多孔碳材料，添加劑D的質量為S2所得磷酸鐵鋰質量的0.15-0.6，之后混合4～8小時后將全部漿料轉移至納米砂磨機中研磨4～12小時，然后使用離心式噴霧干燥塔造粒；在高純惰性氣氛中燒結，即以2.5～5℃/min，升溫至600～800℃保溫6～12小時，隨后自然降溫；使用氣流粉碎機粉碎，得到D50粒度為1～2微米均勻的磷酸鐵鋰；

所述S1中曝氣盤或曝氣管中接入的惰性氣體壓力為0.01MPa-0.1MPa；惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣；攪拌速率為100～300轉每分鐘；亞鐵鹽為硝酸亞鐵、硫酸亞鐵、草酸亞鐵、氰化亞鐵、乳酸亞鐵中的一種或多種；添加劑A為氧化鋁、碳化硅、碳化鈦、碳化鈮中的一種或多種；添加劑B為葉綠素、葉黃素、番茄紅素、辣椒紅色、聚丙烯酯、酚醛樹脂、聚氨酯中的一種或多種；有機溶劑為丙酮、乙醇、正己烷、氯仿中的一種或多種；

所述S2中添加劑C為氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、尿素、碘、萘中的一種或多種；鋰源為碳酸鋰、草酸鋰和一水氫氧化鋰中的一種或多種；納米砂磨機的研磨介質為0.6～0.7mm的氧化鋯球，轉速為1500～3000轉/分鐘；噴霧干燥進口和出口溫度分別為160～250℃、80～110℃，霧化盤轉速為16000～24000轉/分鐘；高純惰性氣氛為氮氣或氬氣。

2.根據權利要求1所述的多級造孔式磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述S3中添加劑D為多孔石墨烯、活性碳、活性碳纖維、介孔碳、碳納米管、碳分子篩中的一種或多種；納米砂磨機的研磨介質為0.3～0.4mm的氧化鋯球，轉速為1500～3000轉/分鐘；噴霧干燥進口和出口溫度分別為160～250℃、80～110℃，霧化盤轉速為16000～24000轉/分鐘；高純惰性氣氛為氮氣或氬氣；氣流粉碎采用0.6MPa-0.8MPa的空氣壓力，D50粒度控制到1-2微米。

3.根據權利要求1或2所述的多級造孔式磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述S1中亞鐵鹽為硝酸亞鐵，添加劑A為碳化硅。

4.根據權利要求1或2所述的多級造孔式磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述S2中添加劑C為碳酸銨，鋰源為碳酸鋰。

5.根據權利要求1或2所述的多級造孔式磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述S3中添加劑D為多孔石墨烯。