[發(fā)明專利]一種納米級磷酸鐵顆粒的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010060738.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111268662A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 丁建民
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇樂能電池股份有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種納米級磷酸鐵顆粒的制備方法，屬于鋰離子電池正極材料制備領(lǐng)域，其特征是將含一定量氧化劑的磷源溶液以一定進料速率噴灑至含二價鐵離子的鐵源溶液反應器中，保持鐵源過量，控制氧化劑含量及體系濃度、攪拌速度、反應時間和體系溫度，生成含納米磷酸鐵的混合液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到納米級磷酸鐵粉末(FePO4.2H₂O)。本發(fā)明，方法成本低、簡便易操作、效率高，制得的磷酸鐵為納米顆粒，且粒徑大小均勻，分布范圍窄，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。該納米磷酸鐵是制備高功率動力型鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰優(yōu)良的前軀體材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米級磷酸鐵的制備方法，該納米磷酸鐵是制備高功率動力型鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰優(yōu)良的前軀體材料。

背景技術(shù)

磷酸鐵（FePO4）是一種米白色或灰白色粉末，最初的研究主要在農(nóng)業(yè)、陶瓷玻璃、鋼鐵及表面鈍化等領(lǐng)域，后來發(fā)現(xiàn)磷酸鐵具有獨特的催化特性、離子交換能力和電化學性能，還可作為新型電池正極材料，是制備鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的優(yōu)良原料。

納米級的磷酸鐵鋰倍率性能好，壓實高，可用于超低溫、啟停和快充等領(lǐng)域，因此合成納米級的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，即磷酸鐵尤為重要，目前納米級磷酸鐵鋰的合成主要是將鋰鹽、鐵鹽和含磷化合物與有機碳球磨混合，再經(jīng)過高溫惰性氣體煅燒粉碎。改工藝的缺點是無法保證混合均勻且得到的納米顆粒大小、粒度分布不均勻。因為磷酸鐵與磷酸鐵鋰有類似的橄欖樹結(jié)構(gòu)，從磷酸鐵設計得到納米級別的磷酸鐵鋰，實現(xiàn)源頭上控制磷酸鐵鋰的粒徑分布和形貌特征。共沉淀法合成納米磷酸鐵的方法容易控制、反應成本低、簡便易操作、效率高，通過控制反應的氧化程度，即控制磷酸鐵顆粒的生長程度實現(xiàn)制備納米磷酸鐵顆粒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明可將磷酸鐵原始顆粒納米化至30nm及以下，可以縮短電子和離子的傳輸距離，以滿足高倍率和高壓實型磷酸鐵鋰正極材料的前驅(qū)體需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實現(xiàn)的：一種納米級磷酸鐵顆粒的制備方法，其技術(shù)方案為：制備含有雙氧水的磷源溶液和二價鐵源溶液；其中，含有雙氧水的磷源溶液為含磷酸根離子和一定量雙氧水的溶液，由磷酸或可溶性磷酸鹽加雙氧水制成；含二價鐵離子溶液，由水溶性二價鐵鹽制成；將含一定量雙氧水的磷源溶液以一定進料速率噴灑至含二價鐵離子的鐵源溶液反應器中，控制雙氧水含量、攪拌速度、反應時間和體系溫度，生成含納米磷酸鐵的混合液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到納米級磷酸鐵粉末(FePO4.2H₂O)；其中雙氧水的量根據(jù)化學反應計量比得到，保持鐵源過量，控制氧化反應程度，實現(xiàn)對磷酸鐵顆粒大小和形貌的控制。

優(yōu)選所述含有雙氧水的磷源溶液中磷酸根離子的濃度為0.5-2.0mol/L；所述的雙氧水為工業(yè)級或分析純級別的雙氧水；所述的可溶性磷酸鹽是磷酸銨、磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、磷酸鈉、磷酸一氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸鉀、磷酸一氫鉀或磷酸二氫鉀中的一種或多種；優(yōu)選所述二價鐵離子濃度為0.5-2.0mol/L。所述的水溶性二價鐵鹽是硝酸亞鐵、氯化亞鐵或硫酸亞鐵中的一種或多種；選反應溫度控制在60-90℃之間；優(yōu)選攪拌速度為100rpm-1000rpm之間；優(yōu)選反應時間為30min-5h之間。

本發(fā)明，通過上述優(yōu)選條件，控制反應過程中磷酸鐵的生長及成核時間，制備生成的納米磷酸鐵FePO4.2H₂O為白色無定形粉末，粒度在10-30nm之間。

說明書附圖

圖1為本發(fā)明施例1中所制備磷酸鐵的XRD衍射曲線；

圖2為本發(fā)明施例1中所制備磷酸鐵的掃描電鏡照片。

具體實施方式

實施例1：