[發明專利]一種磷酸鐵及磷酸鐵鋰的制備方法

在審

• 申請號: 202010554821.5
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111704121A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王玉龍;張州輝;萬文治;劉志成;李芳萍;謝斐
• 申請（專利權）人: 湖南雅城新材料有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 肖云

本發明公開了一種磷酸鐵及磷酸鐵鋰的制備方法，包括以下步驟：S1、配制鐵源和磷源，將鐵源分成兩個部分F1和F2，將磷源分成兩個部分P1和P2；S2、將磷源P1加入到鐵源F1中，升溫至90～100℃，保溫至物料轉白；S3、將鐵源F2與磷源P2混合，并加入硫酸，得混合液；S4、將步驟S3所得混合液加入至步驟S2處理后的物料中，90～100℃下反應1～3h，反應后產物經洗滌煅燒后，得所述磷酸鐵。本發明方案通過對磷酸鐵制備工藝過程中加料方式的改變使得最終合成的磷酸鐵形貌呈由小片狀一次粒子團聚形成的球形的二次粒子，該磷酸鐵的團聚密實度高，利用其制得的磷酸鐵鋰具有較高的壓實密度及較好的電性能。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，具體涉及一種磷酸鐵及磷酸鐵鋰的制備方法。

背景技術

隨著國家對新能源汽車行業的大力扶持，全球鋰離子電池的市場規模正在迅速擴張。鋰離子電池的主要構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等，其中，正極材料占有較大比例，由于正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低，因此，鋰電正極材料在鋰電池中占據著核心地位。

目前，鋰電正極材料中應用最多的是錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元，其中，磷酸鐵鋰電池由于具有原材料來源廣泛、價格便宜、安全性能好且循環壽命長等優點，成為了新一代鋰離子電池的理想正極材料。磷酸鐵是制備磷酸鐵鋰的重要前驅體，其性能決定了磷酸鐵鋰的多種主要性能，因此，制備性能優良的磷酸鐵對于磷酸鐵鋰的制備具有重要意義。盡管國內外的研究者對提升磷酸鐵性能方面進行了大量的研究，也取得了一些良好的效果。但其仍存在一定缺陷，如磷酸鐵在合成時不夠密實導致后段磷酸鐵鋰壓實偏低，因此，改進合成方法提升其密實度對于有效提升磷酸鐵鋰壓實密度及電性能具有重要意義。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種磷酸鐵的制備方法，能夠制備出密實度更高的磷酸鐵，進而能夠進一步用于磷酸鐵鋰的制備。

本發明還提出一種壓實密度高的磷酸鐵鋰的制備方法。

根據本發明的第一方面實施方式的磷酸鐵的制備方法，包括以下步驟：

S1、配制鐵源和磷源，將鐵源分成兩個部分F1和F2，將磷源分成兩個部分P1和P2，其中，F1與F2的體積比與P1與P2的體積比相等，F1與F2的體積比3:1～1:1之間；

S2、將磷源P1加入到鐵源F1中，升溫至90～100℃，保溫至物料轉白；

S3、將鐵源F2與磷源P2混合，并加入硫酸，得混合液；

S4、將步驟S3所得混合液加入至步驟S2處理后的物料中，90～100℃下反應1～3h，反應后產物經洗滌煅燒后，得所述磷酸鐵。

根據本發明的一些實施方式，所述步驟S4中混合液的加入速度為1～2L/h。

根據本發明的一些實施方式，所述步驟S3中，硫酸的加入比例為F2中鐵元素總摩爾量的0.1～0.3倍。

根據本發明的一些實施方式，所述步驟S2還包括在向鐵源F1中加入磷源P1前，加入磷酸；優選地，所述磷酸的加入量為鐵源中鐵元素總摩爾當量的0.1～0.3倍。

根據本發明的一些實施方式，所述鐵源選自鐵鹽或亞鐵鹽中的至少一種；所述磷源選自磷酸鹽；其中，若所述鐵源中包含亞鐵鹽，則所述磷源中還包含氧化劑。

根據本發明的一些實施方式，所述鐵鹽或亞鐵鹽為硫酸鹽、氯化物。

根據本發明的一些實施方式，所述鐵源中鐵元素的總濃度為1.2～1.8mol/L；優選為1.4～1.6mol/L；更優選為1.5mol/L。

根據本發明的一些實施方式，所述磷源中磷元素的總濃度為1.2～1.8mol/L；優選為1.4～1.6mol/L；更優選為1.5mol/L。