[發(fā)明專利]一種片狀磷酸鐵鋰材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110605237.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113582149B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳永信;李意能;孔令涌;劉龍;陳曉東;陳振繩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市德方納米科技有限公司;深圳市德方納米科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/45
• 分類號(hào): C01B25/45;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京睿陽聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11758
• 代理人: 景鵬;張穎

本發(fā)明提供了一種片狀磷酸鐵鋰材料的制備方法。所述制備方法包括如下步驟：(1)鋰源、磷源和鐵源溶于酸性溶液中，得到混合液；(2)在密閉環(huán)境中，將混合液進(jìn)行溶劑自熱蒸發(fā)反應(yīng)，得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；(3)在保護(hù)性氣體下，對(duì)得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體進(jìn)行燒結(jié)，得到所述片狀磷酸鐵鋰材料。利用本發(fā)明提供的制備方法能夠得到片狀磷酸鐵鋰材料，并且得到的片狀磷酸鐵鋰材料具有較高的倍率性能，低溫充放電性能良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種片狀磷酸鐵鋰材料的制備方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰(LFP)是一種橄欖石形晶體結(jié)構(gòu)的正極材料，具有優(yōu)秀的安全性能和循環(huán)壽命，是目前最具有發(fā)展前景的鋰離子電池的正極材料之一，但是其空間結(jié)構(gòu)決定LFP只有一維鋰離子通道，即鋰離子只能沿著單一的方向遷移，使的鋰離子傳輸速率低，導(dǎo)致其倍率性能與低溫性能差；因此，如何縮短鋰離子的遷移距離是提高LFP倍率和低溫性能的關(guān)鍵。為了縮短鋰離子的遷移距離，目前常用的做法是制備片狀磷酸鐵鋰，由于在LFP中Li的傳導(dǎo)只能沿著晶體b軸的方向，所以當(dāng)b軸沿著片狀LFP最薄的方向排布，能夠提高LFP材料的倍率性能。

CN10845552A公開了一種暴露晶面的矩形磷酸鐵鋰納米片及其制備方法，該納米片具有規(guī)則的納米矩形片狀結(jié)構(gòu)，寬度100-600nm，厚度20-60nm，該納米片的制備方法包括將磷酸鐵鋰的前驅(qū)體溶液利用反應(yīng)釜在180-200℃條件下制備片狀的磷酸鐵鋰；CN102842716A公開了一種納米級(jí)磷酸鐵鋰的制備方法，其通過減小磷酸鐵鋰晶粒尺寸至100nm以內(nèi)而提高其導(dǎo)電性能。制備方法包括在密封的反應(yīng)容器中利用微波加熱反應(yīng)液的方法制備片狀磷酸鐵鋰。上述兩個(gè)專利申請(qǐng)雖然均得到了片狀磷酸鐵鋰，但是仍需要額外供能以提供反應(yīng)所需的條件。

由于片狀LFP具有較好的倍率和低溫充放電性能，在生產(chǎn)制備過程中尋找方法簡(jiǎn)單、能耗低的制備方法對(duì)于大規(guī)模生成片狀LFP具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提供一種片狀磷酸鐵鋰材料的制備方法，利用本發(fā)明提供的制備方法能夠得到片狀磷酸鐵鋰材料，并且得到的片狀磷酸鐵鋰材料具有較高的倍率性能，低溫充放電性能良好。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種片狀磷酸鐵鋰材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)將鋰源、磷源和鐵源溶于酸性溶液中，得到混合液；

(2)在密閉環(huán)境中，將混合液進(jìn)行溶劑自熱蒸發(fā)反應(yīng)，得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；

(3)在保護(hù)性氣體下，對(duì)得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體進(jìn)行燒結(jié)，得到所述片狀磷酸鐵鋰材料。

本發(fā)明所述酸性溶液指的是pH值＜3的，呈酸性的溶液。

本發(fā)明利用溶劑自熱蒸發(fā)反應(yīng)在原料中提供熱源，且限定反應(yīng)在密閉環(huán)境中進(jìn)行，在溶劑自熱蒸發(fā)過程中，溶劑蒸發(fā)，壓強(qiáng)上升，可以為生成片狀磷酸鐵鋰提供反應(yīng)條件；本發(fā)明的方法無需外部熱源，能夠大大降低外部供能的消耗，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

為了能夠使溶劑自熱蒸發(fā)，可以進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)自行放熱，具體的，步驟(2)所述溶劑自熱蒸發(fā)反應(yīng)包括：

當(dāng)所述酸性溶液為氧化性酸性溶液時(shí)，則向混合液中加入還原性碳源進(jìn)行自熱蒸發(fā)反應(yīng)；當(dāng)所述酸性溶液為非氧化性酸性溶液時(shí)，則向混合液中加入還原性碳源和過氧化氫進(jìn)行自熱蒸發(fā)反應(yīng)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述非氧化性酸選自鹽酸、稀硫酸、磷酸或醋酸中的任意一種或多種。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述酸性溶液的pH值小于3。