[發明專利]一種水熱法制備磷酸鐵鋰材料的方法

有效

• 申請號: 201910868167.2
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110510594A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 陳小陽;朱會貴
• 申請（專利權）人: 廣州方中化工有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58
• 代理公司: 11582 北京久維律師事務所
• 代理人: 邢江峰<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種水熱法制備磷酸鐵鋰材料的方法，包括以下步驟；步驟(1)將磷源溶液和鋰源溶液先后加至含有分散劑和抗壞血酸的混合溶液中，混合均勻，得到混合溶液A；步驟(2)將鐵源溶液加至混合液A中，充分攪拌均勻得到混合溶液B；步驟(3)將混合溶液B轉移至反應釜中水熱反應得到沉淀液C；步驟(4)用純水和無水乙醇抽濾洗滌沉淀液若干次得磷酸鐵鋰沉淀，將磷酸鐵鋰沉淀與真空干燥箱中干燥即可得磷酸鐵鋰。本發明采用純液態混合的水熱反應法取代傳統的固固、固液的混合研磨方式，簡化了合成工藝并且降低了能耗，縮短反應時間能耗低，原料價格便宜、可選擇范圍廣，且所制得磷酸鐵鋰的均一性好和穩定性高。

技術領域

本發明涉及一種電池正極材料的制備方法，具體是涉及一種水熱法制備磷酸鐵鋰材料的方法。

背景技術

磷酸鐵鋰主要用作鋰離子電池的正極材料，與傳統的鋰離子電池正極材料相比，磷酸鐵鋰的原物料來源更廣泛、價格低廉、無環境污染，且安全性能相對較高，因而它在儲能、新能源汽車、電動工具等領域得到廣泛應用。另外，磷酸鐵鋰材料的平臺特性好，電壓平穩(3.4V)，具有170mAh/g的理論容量，安全性能極佳，高溫性能和熱穩定性明顯優于已知的其它正極材料，同時磷酸鐵鋰與大多數電解液系統兼容性好，成為中大容量、中高功率鋰離子電池首選的正極材料。磷酸鐵鋰的堆積密度較低，摻入導電碳材料后又降低了材料的堆積密度，使得磷酸鐵鋰材料的體積比容量相對較低，限制了材料的實際應用。

市場上磷酸鐵鋰材料的制備工藝，其混料方式普遍采用砂磨機進行固固混合，將固體顆粒原料分散在水溶液中，通過長時間的研磨將顆粒磨細并混合均勻。此工藝耗時較長，而且物理研磨固體顆粒的效果較差，存在混合均一性差、效率低、能耗高等缺點，導致生產成本提高、生產效率降低和產品性能穩定性差，不利于磷酸鐵鋰材料的制備和產業升級。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種水熱法制備磷酸鐵鋰材料的方法，工藝簡潔成本低，得到的磷酸鐵鋰粒徑均一、分散性好。

一種水熱法制備磷酸鐵鋰材料的方法，包括以下步驟；

步驟(1)將磷源溶液和鋰源溶液先后加至含有分散劑和抗壞血酸的混合溶液中，混合均勻，得到混合溶液A；

步驟(2)將鐵源溶液加至混合液A中，充分攪拌均勻得到混合溶液B；

步驟(3)將混合溶液B轉移至反應釜中水熱反應得到沉淀液C；

步驟(4)用純水和無水乙醇抽濾洗滌沉淀液若干次得磷酸鐵鋰沉淀，將磷酸鐵鋰沉淀與真空干燥箱中干燥即可得磷酸鐵鋰。

這里工藝順序與現有技術的區別在于，采用純液態磷源、鋰源、鐵源，并且在含有分散劑和抗壞血酸的混合溶液中先加入磷源溶液、再加入鋰源溶液。相比于同時加入或者反過來加入，本發明工藝的順序更能夠得到粒徑細膩的磷酸鐵鋰。

優選的，所述磷源溶液中的磷源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的至少一種。

優選的，所述鋰源溶液中的鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰中的至少一種。

優選的，所述鐵源溶液中的鐵源為氯化亞鐵、硝酸鐵、硫酸亞鐵中的至少一種。

上述的優選的磷源、鋰源、鐵源，材料價格低廉，在水中的溶解度極高，能夠在水中更均一的分散，在水熱反應過程中，能夠實現分子級別的反應，在析出磷酸鐵鋰過程中緩慢的凝聚，使最終得到的產品粒徑細膩。

優選的，所述分散劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。

所述的所述混合溶液B中，鋰元素的濃度為0.1～3mol/L，磷元素、鋰元素和鐵元素的摩爾比為磷元素：鐵元素：鋰元素＝(0.98～1.02)：(0.98～1.02)：3。