一種磷酸二氫銨復合物的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其步驟為：用去離子水溶解磷酸二氫銨，在一定溫度下配置成過飽和溶液，用去離子水溶解有機糖類，在該溫度下配置成一定質(zhì)量分數(shù)的有機糖類溶液，攪拌狀態(tài)下，混合均勻上述兩種溶液，靜置待用；將上述混合溶液在攪拌狀態(tài)下，按一定速度加入到有機溶劑中，完成后室溫下靜止，過濾得到結(jié)晶產(chǎn)物，在低溫下對所得結(jié)晶產(chǎn)物進行干燥處理，制備得到磷酸二氫銨復合物。本發(fā)明中磷酸二氫銨和有機糖類能夠到達分子尺度的混合，具有物相分布均勻的特點，從而避免了在有機溶劑體系中以磷酸二氫銨為原料合成磷酸鐵鋰時，出現(xiàn)碳源混合不均勻?qū)е绿及膊痪默F(xiàn)象，使合成的磷酸鐵鋰在碳含量上趨于穩(wěn)定。
【專利說明】一種磷酸二氫銨復合物的合成方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合成鋰電池正極材料磷酸鐵鋰原料的制備工藝，具體涉及到一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，
【背景技術(shù)】
[0002]磷酸鐵鋰材料被公認為是最安全的鋰離子電池正極材料，被廣泛應用于儲能設(shè)備、電動工具、汽車用動力電池、移動電源等方面。由于磷酸鐵鋰材料本身離子傳導率差，在充放電過程中鋰離子脫嵌速度不是太理想，影響了其電化學性能發(fā)揮，目前主要通過碳包覆、摻雜等方法對其進行電化學改性。在碳包覆改性磷酸鐵鋰材料電化學性能中，首選碳源為有機糖類，特別是蔗糖和葡萄糖，但在以草酸亞鐵為鐵源，有機溶劑(特別是無水乙醇和丙酮)體系中合成磷酸鐵鋰的工藝路線中，存在添加的碳源混合不均導致碳包覆不均勻現(xiàn)象，究其原因主要是添加的糖類不溶解于有機溶劑中，造成與其他原料之間存在分散不均，同時由于研磨設(shè)備采用低溫冷卻水來降低研磨過程中產(chǎn)生的大量熱能，從而使研磨漿料溫度較低，這使糖類不宜于溶解分散，最終造成碳包覆不均勻現(xiàn)象的出現(xiàn)。碳包覆是磷酸鐵鋰改性方法中普遍使用手段之一，但由于碳的添加方式和包覆不均勻，導致合成的磷酸鐵鋰在碳含量上出現(xiàn)批次不穩(wěn)定，進而影響材料的加工性能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種提高合成磷酸鐵鋰過程中碳源混合均勻度的磷酸二氫銨復合物的合成方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，包括如下方法步驟:
[0006](I)、用去離子水溶解磷酸二氫銨，在一定溫度下配置成過飽和溶液，用去離子水溶解有機糖類，在該溫度下配置成一定質(zhì)量分數(shù)的有機糖類溶液，攪拌狀態(tài)下，混合均勻上述兩種溶液，靜直待用；
[0007](2)、將上述混合溶液在攪拌狀態(tài)下，按一定速度加入到有機溶劑中，完成后室溫下靜止，過濾得到結(jié)晶產(chǎn)物，在低溫下對所得結(jié)晶產(chǎn)物進行干燥處理，制備得到磷酸二氫銨復合物。
[0008]優(yōu)選地，所述步驟(1)中配制溫度為20_100°C。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟(1)中配置的有機糖類溶液質(zhì)量分數(shù)為30-80%。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟(1)中有機糖類為蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖中的一種或兩種以上。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟(2)中有機溶劑為常溫狀態(tài)下的無水乙醇、丙酮中的一種或兩種。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟(2)中在攪拌狀態(tài)下，按照5-1000mL/min的速度將混合溶液添加到有機溶劑中。[0013]所述步驟(2)中室溫下靜止l_5h。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟(2)中過濾后低溫干燥條件為-10_5°C，干燥時間為2-10h。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明中磷酸二氫銨和有機糖類能夠到達分子尺度的混合，具有物相分布均勻的特點，從而避免了在有機溶劑體系中以磷酸二氫銨為原料合成磷酸鐵鋰時，出現(xiàn)碳源混合不均勻?qū)е绿及膊痪默F(xiàn)象，使合成的磷酸鐵鋰在碳含量上趨于穩(wěn)定。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0017]本發(fā)明中磷酸二氫銨采用市售工業(yè)級磷酸二氫銨。
[0018]磷酸二氫銨復合物的合成方法，包括如下方法步驟:
[0019](I)、用去離子水溶解磷酸二氫銨，在溫度為20-100°C下配置成過飽和溶液，用去離子水溶解有機糖類，有機糖類為蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖中的一種或兩種以上，在該溫度下配置成質(zhì)量分數(shù)為30-80%的有機糖類溶液，攪拌狀態(tài)下，混合均勻上述兩種溶液，靜置待用；
[0020](2)、將上述混合溶液在攪拌狀態(tài)下，按照5-1000mL/min的速度將混合溶液添加到有機溶劑中。有機溶劑為常溫狀態(tài)下的無水乙醇、丙酮中的一種或兩種。完成后室溫下靜止l_5h，過濾得到結(jié)晶產(chǎn)物，在低溫下對所得結(jié)晶產(chǎn)物進行干燥處理，制備得到磷酸二氫銨復合物。低溫干燥條件為-10_5°C，干燥時間為2-10h。
[0021]實施例1
[0022]取市售工業(yè)級磷酸二氫銨500g，在25°C下用去離子水溶解配置成過飽和溶液，取65g蔗糖用去離子水溶解配置成質(zhì)量分數(shù)為40%的蔗糖溶液，勻速攪拌下將上述兩種溶液混合，將混合溶液按500mL/min的速度蠕動添加到無水乙醇中，實際生產(chǎn)過程中，開啟攪拌器，添加完成后室溫下靜止lh，通過過濾將結(jié)晶析出，固體與溶液分離，過濾產(chǎn)物在0°C下干燥2h后待用。
[0023]磷酸二氫銨復合物的應用:分別按Li:Fe:P摩爾比為1.01:1:1.05稱量電池級碳酸鋰、電池級草酸亞鐵和合成得到的磷酸二氫銨復合物，各原料置于攪拌研磨機中無水乙醇體系下研磨2h，研磨后漿料經(jīng)動態(tài)干燥、預燒結(jié)等過程得到碳含量為1.5%碳包覆磷酸鐵鋰材料，按上述配方進行重復實驗20次，得到實驗樣品碳含量控制在1.45-1.6%范圍內(nèi)，合成產(chǎn)物碳含量波動明顯降低。
[0024]實施例2
[0025]取市售工業(yè)級磷酸二氫銨500g，用去離子水溶解配置成40°C下過飽和溶液，取68g葡萄糖配置成50%質(zhì)量分數(shù)的葡萄糖水溶液，勻速攪拌下將兩種溶液混合，將混合溶液按200mL/min的速度添加至丙酮中，添加過程中開啟攪拌器，添加完成后室溫下靜止2h，通過過濾將結(jié)晶析出，固體與溶液分離，過濾產(chǎn)物在_5°C下干燥4h后待用。
[0026]磷酸二氫銨復合物的應用:分別按Li:Fe:P摩爾比為1.01:1:1.04稱量電池級碳酸鋰、電池級草酸亞鐵和合成得到的復合磷酸二氫銨，各原料置于攪拌研磨機中無水乙醇體系下研磨2h，研磨后漿料經(jīng)動態(tài)干燥、預燒結(jié)等過程得到碳含量為1.48%碳包覆磷酸鐵鋰材料，按上述配方進行重復實驗50次,得到實驗樣品碳含量控制在1.45-1.62%范圍內(nèi)，合成產(chǎn)物碳含量波動明顯降低。
[0027]實施例3
[0028]取市售工業(yè)級磷酸二氫銨500g，用去離子水溶解配置成80°C下過飽和溶液，取65g蔗糖配置成70%質(zhì)量分數(shù)的蔗糖水溶液，勻速攪拌下將兩種溶液混合，將混合溶液按50mL/min的速度添加至丙酮中，添加過程中開啟攪拌器，添加完成后室溫下靜止3h，通過過濾將結(jié)晶析出，固體與溶液分離，過濾產(chǎn)物在-10°C下干燥IOh后待用。
[0029]磷酸二氫銨復合物的應用:分別按Li:Fe:P摩爾比為1.01:1:1.02稱量電池級碳酸鋰、電池級草酸亞鐵和合成得到的復合磷酸二氫銨，各原料置于攪拌研磨機中無水乙醇體系下研磨2h，研磨后漿料經(jīng)動態(tài)干燥、預燒結(jié)等過程得到碳含量為1.51%碳包覆磷酸鐵鋰材料，按上述配方進行重復實驗50次，得到實驗樣品碳含量控制在1.47-1.63%范圍內(nèi)，合成產(chǎn)物碳含量波動明顯降低。
[0030]實施例4:
[0031]取市售工業(yè)級磷酸二氫銨500g，用去離子水溶解配置成10(TC下過飽和溶液，取65g麥芽糖配置成70%質(zhì)量分數(shù)的麥芽糖水溶液，勻速攪拌下將兩種溶液混合，將混合溶液按lOOOmL/min的速度添加至丙酮中，添加過程中開啟攪拌器，添加完成后室溫下靜止4h，通過過濾將結(jié)晶析出，固體與溶液分離，過濾產(chǎn)物在5°C下干燥2h后待用。
[0032]磷酸二氫銨復合物的應用:分別按Li:Fe:P摩爾比為1.01:1:1.04稱量電池級碳酸鋰、電池級草酸亞鐵和合成得到的復合磷酸二氫銨，各原料置于攪拌研磨機中無水乙醇體系下研磨2h，研磨后漿料經(jīng)動態(tài)干燥、預燒結(jié)等過程得到碳含量為1.48%碳包覆磷酸鐵鋰材料，按上述配方進行重復實驗50次,得到實驗樣品碳含量控制在1.47-1.58%范圍內(nèi)，合成產(chǎn)物碳含量波動明顯降低。
[0033]以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，包括如下方法步驟: (I )、用去離子水溶解磷酸二氫銨，在一定溫度下配置成過飽和溶液，用去離子水溶解有機糖類，在該溫度下配置成一定質(zhì)量分數(shù)的有機糖類溶液，攪拌狀態(tài)下，混合均勻上述兩種溶液，靜置待用； (2)、將上述混合溶液在攪拌狀態(tài)下，按一定速度加入到有機溶劑中，完成后室溫下靜止，過濾得到結(jié)晶產(chǎn)物，在低溫下對所得結(jié)晶產(chǎn)物進行干燥處理，制備得到磷酸二氫銨復合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，所述步驟Cl)中配制溫度為20-100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，所述步驟(O中配置的有機糖類溶液質(zhì)量分數(shù)為30-80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，所述步驟(O中有機糖類為蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖中的一種或兩種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，所述步驟(2)中有機溶劑為常溫狀態(tài)下的無水乙醇、丙酮中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，所述步驟(2)中在攪拌狀態(tài)下，按照5-1000mL/min的速度將混合溶液添加到有機溶劑中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，所述步驟(2)中室溫下靜止l_5h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸二氫銨復合物的合成方法，其特征在于，所述步驟(2)中過濾后低溫干燥條件為-10-5°C，干燥時間為2-10h。
【文檔編號】H01M4/58GK103811755SQ201410060992
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】劉大軍, 吳以洪 申請人:合肥國軒高科動力能源股份公司