[發明專利]一種含有鐵化合物的納米顆粒材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210186322.4
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN116199200A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 駱艷華;劉晨;裴曉東;錢有軍
• 申請（專利權）人: 中鋼天源股份有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;H01M4/136;H01M4/58;B82Y40/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 劉麗芳

本發明公開了一種含有鐵化合物的納米顆粒材料及其制備方法與應用，該含有鐵化合物的納米顆粒材料的制備方法，包括以下具體步驟：步驟S101、提供含有鐵起始化合物的溶液和含有磷起始化合物的溶液；步驟S102、將含有鐵起始化合物的溶液和含有磷起始化合物的溶液采用高能瞬時混合反應，得到含有鐵化合物料漿；步驟S103、將含有鐵化合物料漿過濾、洗滌、干燥、焙燒脫水后，得到無水含有鐵化合物。本發明的產物不僅一次顆粒小(一次顆粒小于100nm)且振實密度高，振實密度高于1.3g/cmsupgt;3/supgt;以上，即在確保含有鐵化合物的納米顆粒材料反應活性的同時，提高了含有鐵化合物的納米顆粒材料的應用性能。

技術領域

本發明屬于新能源材料制備技術領域，涉及一種含有鐵化合物的納米顆粒材料及其制備方法與應用。

背景技術

納米顆粒，即作為粉末生成的或者分散于液體介質中的固體，其至少在二維尺度典型地寬度低于1000nm，其由化學元素、有機或者無機化合物或組合物構成，在近些年得到了廣泛的應用。例如，納米顆粒被用作催化劑起始物，這是因為納米顆粒通常具有大的BET表面。

典型地將納米材料應用于新能源電池中，例如磷酸鐵鋰材料。磷酸鐵鋰材料與其他鋰電正極材料在十幾年的應用市場競爭中，其低成本、長循環壽命、綠色環保等優勢逐漸顯現，同時結合材料自身特點，在儲能、替代鉛酸電池等方面的優勢也逐漸顯現，成為目前最具潛力的鋰電正極材料之一。

納米顆粒的制備方法包括沉淀法、機械法、離子濺射、蒸發凝聚等多種方法。如文獻EP1553647A1所述，納米顆粒成分在二級電池的電極材料的制備中得到應用。在該專利申請中特別描述了磷酸鐵鋰的制備。作為陰極材料的應用特別期望盡可能用精細分散的顆粒。

此外，文獻US2002/0192137公開了在流式反應器中通過激光照射制備納米和亞微米顆粒。根據文獻內容得知，這些納米材料可以作為電池應用材料得到應用。文獻WO2006/116251公開了特別是通過水途徑制備磷酸鐵鋰，以獲得納米顆粒。

發明內容

1、要解決的問題

針對上述的問題，本發明提供一種含有鐵化合物的納米顆粒材料，一次顆粒粒徑小且振實密度高。

本發明的另一目的是提供一種上述含有鐵化合物的納米顆粒材料的制備方法。

本發明的另一目的是提供一種上述含有鐵化合物的納米顆粒材料用于合成鋰電池正極材料。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案：

本發明的含有鐵化合物的納米顆粒材料，納米顆粒材料由多個單個實心類球形顆粒構成的團聚體，其一次顆粒粒徑小于100nm(目前市售的產品一次顆粒粒徑在200nm以上)，且振實密度高于1.3g/cm³以上。此外，納米顆粒即作為粉末生成的或者分散于液體介質中的固體，其至少在二維尺度典型地寬度低于1000nm，其由化學元素、有機或者無機化合物或組合物構成。

根據本發明，納米顆粒材料選自鐵的磷酸鹽。作為特別優選的，所述含有鐵化合物的納米顆粒材料為FePO₄(鐵磷酸鹽(Ⅲ))或Fe₃(PO₄)₂(鐵磷酸鹽(Ⅱ))。

然而，目前市售含有鐵化合物的納米顆粒材料，例如早已已知鐵磷酸鹽(Ⅲ)，例如文獻CN112573496A、CN109721041A、CN108183276A描述了制備方法，含有鐵化合物的納米顆粒材料的振實密度絕大部分在1.2g/cm³以下，甚至在0.8-1.0g/cm³，迄今很難或者無法達到一次顆粒粒徑小且具有較高的振實密度，這是因為鐵磷酸鹽的制備工藝決定了鐵磷酸鹽一次顆粒的尺寸和團聚體顆粒的形貌，在目前工藝技術的條件下，較難獲得一次顆粒粒徑小且振實密度高的含有鐵化合物的納米顆粒材料。