專利名稱：磷酸亞鐵鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工原料的制備方法，尤其是磷酸亞鐵鋰的制備方法，屬于化工 原料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，直接合成磷酸亞鐵鋰的方法主要有高溫固相反應(yīng)法、水熱法；按照前驅(qū)體制 備工序分還有溶膠凝膠法、共沉淀法、機(jī)械化學(xué)活化法等。以上方法存在以下缺點(diǎn)，阻礙了 它的實(shí)際應(yīng)用(1)合成中的Fe2+易氧化成Fe3+，不易得到單相的LiFeP04;(2)鋰離子在 LiFePO4中擴(kuò)散困難，導(dǎo)致活性材料的利用率低；(3) LiFePO4本身的電導(dǎo)率也很低，導(dǎo)致它 大電流放電性能差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述方法存在的不足，本發(fā)明提供一種高能量密度、可大電流放電的磷酸亞 鐵鋰的制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是磷酸亞鐵鋰的制備方法，包括以下步驟A.將三價(jià)鐵源、磷源、鋰源、摻雜元素化學(xué)物、碳源按摩爾用量比例0.5 1 1 0. 5 1 0 1 0. 05 0. 1均勻混合于2倍體積的分散劑中；B.將上述混合物放入球磨容器中，球磨1 8小時(shí)，C.球磨產(chǎn)物置于非氧化性氣氛中于200 300°C烘5 10小時(shí)，自然冷卻；D.然后研磨，得到磷酸亞鐵鋰前軀體；E.將此前軀體置于高溫爐中，在還原性氣氛中，以15 40°C /min加熱速率升溫， 在500 900°C恒溫焙燒8 15h，F(xiàn).然后以15 40°C /min降溫速度冷卻到40°C以下，制得磷酸亞鐵鋰粉末或者摻 雜磷酸亞鐵鋰粉末。所述的三價(jià)鐵源為氯化鐵、硝酸鐵、磷酸鐵、硫酸鐵銨中的一種；磷源為磷酸、磷酸 氫銨，磷酸鐵、磷酸二氫銨中的一種；鋰源為氧化鋰、醋酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰、碳酸鋰中的一 種；摻雜元素化學(xué)物為 MnC03、Mn (NO3) 2、Mn203、MnPO4, M0O3> Mg (OH)2, Mg (NO3) 2、NiPO4 中的一 種；碳源為蔗糖、葡萄糖、糊精、聚丙烯、聚丙烯酰胺、檸檬酸、淀粉中的一種；分散劑為水、 乙醇中的一種。直接使用三價(jià)鐵為鐵源，避開(kāi)了其他合成技術(shù)中繁瑣的亞鐵鹽合成步驟，解決了 使用在空氣中易氧化的亞鐵鹽原料常有的產(chǎn)物不純問(wèn)題。采用本機(jī)械固相合成工藝，合成 粒經(jīng)小、分布窄、純度高，振實(shí)大，可獲得電化學(xué)性能優(yōu)良的磷酸亞鐵鋰材料。通過(guò)控制合成工藝，首先合成一種高密度磷酸亞鐵鋰前軀體，再把此前軀體在特 定條件下進(jìn)行煅燒，獲得高密度橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵鋰。其平均粒徑1 5 μ m，松裝密度 彡0. 5g/cm3，振實(shí)密度1. 0 1. 7g/cm3，比表面彡20m2/g，首次放電比容量(3C)彡125mAh/
3
本發(fā)明的有益效果是，工藝簡(jiǎn)單，易操作，原料成分和產(chǎn)物配方容易控制，合成的 磷酸亞鐵鋰的振實(shí)大、純度高、電化學(xué)性能優(yōu)良；本發(fā)明合成的LiFeP04/C材料與碳負(fù)極組 裝成測(cè)試電池，在IC倍率放電時(shí)比容量達(dá)130mAh/g，且表現(xiàn)出優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性能。所使 用的材料均為大宗化工產(chǎn)品，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模清潔生產(chǎn)，無(wú)三廢排放。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施方式一A.稱取氯化鐵1000克、磷酸二氫銨800克、醋酸鋰450克、碳酸錳40克、蔗糖530 克，均勻混合于IL乙醇中；B.將上述混合物放入球磨容器中，球磨6小時(shí)；C.球磨產(chǎn)物置于空氣氣氛中于300°C烘10小時(shí)，自然冷卻；D.研磨，得到混合料；E.將混合料置于高溫爐中，在氫氣+氮?dú)獾幕旌蠚夥罩?，?5V /min加熱速率升 溫，在800°C恒溫焙燒15h ；F.然后以35°C /min降溫速度冷卻到40°C以下，制得摻雜磷酸亞鐵鋰粉末。測(cè)得該產(chǎn)品的平均粒徑為3 5 μ m，振實(shí)密度1. 6g/cm3,比表面19m2/g，室溫下， 首次放電比容量(3C)彡125mAh/g。實(shí)施方式二 A.稱取磷酸鐵1500克、磷酸二氫銨800克、碳酸鋰250克、氫氧化鎂20克、葡萄糖 550克，均勻混合于2L水中；B.將上述混合物放入球磨容器中，球磨5小時(shí)；C.球磨產(chǎn)物置于空氣氣氛中于200°C烘10小時(shí)，自然冷卻；D.研磨，得到混合料；E.將混合料置于高溫爐中，在氫氣+氮?dú)獾幕旌蠚夥罩校?5°C /min加熱速率升 溫，在900°C恒溫焙燒15h ；F.然后以35°C /min降溫速度冷卻到40°C以下，制得摻雜磷酸亞鐵鋰粉末。測(cè)得該產(chǎn)品的平均粒徑為1 3μπι，振實(shí)密度1. 7g/cm3,比表面20m2/g，室溫下， 首次放電比容量(3C)彡125mAh/g。
權(quán)利要求
一種磷酸亞鐵鋰的制備方法，其特征在于，包括以下步驟A.將三價(jià)鐵源、磷源、鋰源、摻雜元素化學(xué)物、碳源按摩爾用量比例0.5～1∶1∶0.5～1∶0～1∶0.05～0.1均勻混合于2倍體積的分散劑中；B.將上述混合物放入球磨容器中，球磨1～8小時(shí)；C.球磨產(chǎn)物置于非氧化性氣氛中于200～300℃烘5～10小時(shí)，自然冷卻；D.然后研磨，得到磷酸亞鐵鋰前軀體；E.將此前軀體置于高溫爐中，在還原性氣氛中，以15～40℃/min加熱速率升溫，在500～900℃恒溫焙燒8～15h；F.然后以15～40℃/min降溫速度冷卻到40℃以下，制得磷酸亞鐵鋰粉末或者摻雜磷酸亞鐵鋰粉末；所述的三價(jià)鐵源為氯化鐵、硝酸鐵、磷酸鐵、硫酸鐵銨中的一種；磷源為磷酸、磷酸氫銨，磷酸鐵、磷酸二氫銨中的一種；鋰源為氧化鋰、醋酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰、碳酸鋰中的一種；摻雜元素化學(xué)物為MnCO3、Mn(NO3)2、Mn2O3、MnPO4、MOO3、Mg(OH)2、Mg(NO3)2、NiPO4中的一種；碳源為蔗糖、葡萄糖、糊精、聚丙烯、聚丙烯酰胺、檸檬酸、淀粉中的一種；分散劑為水、乙醇中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磷酸亞鐵鋰的制備方法，屬于化工原料制備領(lǐng)域。它包括以下步驟原料溶解混合、球磨、干燥、研磨、高溫焙燒、冷卻；獲得高密度橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵鋰，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，易操作，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，原料成分和產(chǎn)物配方容易控制，合成的磷酸亞鐵鋰的振實(shí)大、純度高、電化學(xué)性能優(yōu)良；適用于制造鋰離子電池正極的材料。
文檔編號(hào)C01B25/45GK101941686SQ20101027815
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者伍儒鋒, 喻國(guó)強(qiáng), 左一村 申請(qǐng)人:綿陽(yáng)天明新能源科技有限公司