[發明專利]一種以磷酸鐵渣制備核殼結構磷酸鐵的方法

在審

• 申請號: 202210737122.3
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115057423A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 姚送送;吳國慶;朱建楠;王浩;孫朝軍
• 申請（專利權）人: 安徽南都華鉑新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01B32/00;C01B32/15;B82Y40/00;B82Y30/00;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥錦輝利標專利代理事務所(普通合伙) 34210
• 代理人: 陳捷

本發明公開了一種以磷酸鐵渣制備核殼結構磷酸鐵的方法，涉及核殼結構磷酸鐵領域，通過將二氧化硅與葡萄糖混合，混合后在惰性氣氛中高溫燒結，得到碳包覆二氧化硅，將碳包覆二氧化硅在氫氟酸中刻蝕，過濾，得到空心碳微球，將磷酸鐵渣在無機酸中溶解，控制pH，過濾，得到富含鐵、磷的浸出液，將空心碳微球和富含鐵、磷的浸出液混合，加入改性磷酸鐵，加入堿調節pH，過濾、洗滌，得到碳包覆磷酸鐵，解決了磷酸鐵電池導電性差和擴散慢的問題；增大材料的比表面積，減小離子的擴散距離，可以提高磷酸鐵鋰的電子電導率，并且解決因材料納米化導致的表面活性升高大量團聚的問題，從而達到了提高電池導電性的目的。

技術領域

本發明涉及核殼結構磷酸鐵領域，具體涉及一種以磷酸鐵渣制備核殼結構磷酸鐵的方法。

背景技術

隨著資源緊缺、環境污染問題的日益突出，新能源尤其是以鋰離子電池為代表的能源儲能器件迅速發展，不斷在電動汽車、醫療器械和通訊設備等領域代替傳統蓄電池，鋰離子電池作為儲能材料相比傳統電池具有電壓高、比容量大、循環壽命長和安全性能好的優點，被廣泛應用于便攜式電子設備、電動汽車、航空航天和軍事工程等領域，具有廣闊的應用前景和巨大的經濟效益，磷酸鐵鋰因其具有諸多優點而被認為是下一代鋰離子電池正極材料的首選；

鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等，其中磷酸鐵鋰具有環境友好性和廉價性，以及磷酸根的共價鍵可為其提供良好的化學穩定性和安全性，使它成為應用前景很好的鋰離子電池正極材料，但是磷酸鐵本身具有制備工藝復雜、導電性差和鋰離子擴散慢等缺點，它的低電子導電性和緩慢的一維離子擴散阻礙了其高倍率充放電。

發明內容

為了克服上述的技術問題，本發明的目的在于提供了一種以磷酸鐵渣制備核殼結構磷酸鐵的方法：

(1)將二氧化硅與葡萄糖混合，混合后在惰性氣氛中高溫燒結，得到碳包覆二氧化硅，將碳包覆二氧化硅在氫氟酸中刻蝕，過濾，得到空心碳微球，將磷酸鐵渣在無機酸中溶解，控制pH，過濾，得到富含鐵、磷的浸出液，將空心碳微球和富含鐵、磷的浸出液混合，加入改性磷酸鐵，加入堿調節pH，過濾、洗滌，得到碳包覆磷酸鐵，解決了磷酸鐵電池導電性差和擴散慢的問題；

(2)將FeCl₃與(NH₄)₂HPO₄按照先后順序加入到反應釜中，在水浴中超聲攪拌，用氨水調節pH，并且加入表面活性劑，得到磷酸鐵前驅體，與碳酸鋰、葡萄糖在無水乙醇中球磨，放入鼓風干燥箱內烘干后置入瓷舟，在氬氣氣氛下進行熱處理，先預燒，然后熱處理，得到改性磷酸鐵，解決了磷酸鐵的充放電倍率低的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種以磷酸鐵渣制備核殼結構磷酸鐵的方法，該核殼結構磷酸鐵由以下步驟制備得到：

S1：將二氧化硅與葡萄糖混合，混合后在惰性氣氛中300-600℃高溫燒結，焙燒時間1-5h，得到碳包覆二氧化硅；

S2：將碳包覆二氧化硅在氫氟酸中刻蝕，過濾，得到空心碳微球；

S3：將磷酸鐵渣在無機酸中溶解，控制pH為0.5-1.5，反應3-5h，過濾，得到富含鐵、磷的浸出液；

S4：將空心碳微球和富含鐵、磷的浸出液混合，加入改性磷酸鐵，加入堿調節pH至1.5-2.5，過濾、洗滌，得到碳包覆磷酸鐵。

作為本發明進一步的方案：步驟S1中所述二氧化硅與葡萄糖的用量比為10g：1-5g。

作為本發明進一步的方案：步驟S2中所述碳包覆二氧化硅與氫氟酸的用量比為1g：2-5mL，所述氫氟酸的濃度為5-30％。

作為本發明進一步的方案：步驟S3中所述磷酸鐵渣與無機酸的用量比為1g：3-8mL，所述無機酸為硫酸、鹽酸、硝酸中的一種。