本發(fā)明涉及新能源電極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于溶劑熱法的納米磷酸鐵鋰復(fù)合材料制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池作為目前具有最高比能量的新型綠色二次電源，一直是研究者關(guān)注的重點(diǎn)，電池性能的提高主要取決于電極材料性能的提高，由于正極材料的比容量和性能遠(yuǎn)低于負(fù)極材料，所以集中于對正極材料的研究。由于作為正極材料的磷酸鐵鋰具有資源豐富、環(huán)境友好、容量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，成為鋰離子電池正極材料的理想選擇，制備磷酸鐵鋰的方法有固相法、微波法、水熱法、溶膠-凝膠法、共沉淀法等。然而，磷酸鐵鋰的制備總體來說成本高，方法工藝復(fù)雜，不適合大批量制備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的另一個目的是提供基于溶劑熱法的納米磷酸鐵鋰復(fù)合材料制備方法，以氫氧化鋰為原料，采用溶劑熱法合成了菱形的磷酸鐵鋰，純度高，電化學(xué)性能穩(wěn)定，制備方法簡單，均為實(shí)驗(yàn)室常用儀器，可操作性較好，適用于大批量推廣制備，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于溶劑熱法的納米磷酸鐵鋰復(fù)合材料制備方法，步驟1、分別量取水合氫氧化鋰（lioh·h2o）、七水硫酸亞鐵（feso4·7h2o）和磷酸（h3po4）作為鋰源、鐵源、磷源，各組分的離子摩爾比為n(li⁺):n(fe²⁺):n(po4^3-)=3:1:1；

步驟2、取步驟1中量取的的lioh·h2o作為1質(zhì)量份放置于燒杯中，加入5-8質(zhì)量份去離子水溶解lioh·h2o得到水溶液，將燒杯置于冰水浴中，使用玻璃棒順時針攪拌水溶液，向水溶液中緩慢滴加h3po4溶液0.3-0.35質(zhì)量份，生成白色li3po4膠體溶液；

步驟3、使用玻璃棒攪拌步驟2中制得的li3po4膠體溶液1小時，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，以防止fe²⁺被氧化，將feso4·7h2o倒入li3po4膠體溶液中，形成深綠色的混合溶液，即lifepo4前驅(qū)體；

步驟4、將步驟3中制得的混合溶液移入高壓反應(yīng)釜中，密封，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持200℃反應(yīng)8小時，從加熱爐中取出高壓反應(yīng)釜，靜置自然冷卻至室溫，打開高壓反應(yīng)釜，反應(yīng)后的混合溶液分層出現(xiàn)沉淀產(chǎn)物，對沉淀產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，通過離心機(jī)的離心的作用固液分離，得到沉淀產(chǎn)物；

步驟5、將步驟4中制得的沉淀產(chǎn)物使用去離子水反復(fù)洗滌過濾4-6次，將沉淀產(chǎn)物置于干燥箱中，設(shè)定干燥箱內(nèi)溫度為120℃，真空干燥12小時，將干燥過后的沉淀產(chǎn)物置于煅燒爐中，充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，設(shè)置煅燒溫度為680℃，煅燒3-4小時，得到lifepo4粉末。

優(yōu)選的是，步驟2中的冰水浴為塑料盤中加入1/2容積含量的碎冰，加入自來水填充塑料盤中碎冰的間隙，使自來水液面高度為2/3內(nèi)壁高度，形成冰水混合物，冰水浴過程中，保證碎冰的含量不低于冰水混合物的1/5。

優(yōu)選的是，步驟2中向水溶液中緩慢滴加h3po4溶液，采用膠頭滴管從步驟1中量取的h3po4溶液吸取，并垂直在水溶液中滴加，步驟2中的滴加速度以1-3滴/秒為宜。

優(yōu)選的是，步驟4中的加熱爐為實(shí)驗(yàn)室用小型箱式電阻加熱爐，步驟4中加熱爐加熱溫度分別設(shè)定為170℃和190℃，作為產(chǎn)品成品的質(zhì)量對比例，步驟4中的離心機(jī)為kl04a型臺式低速高性能離心機(jī)，離心機(jī)的離心速度設(shè)為3000r/min。

優(yōu)選的是，步驟5中的煅燒爐為實(shí)驗(yàn)室用硅碳棒高溫馬弗爐。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：以氫氧化鋰為原料，采用溶劑熱法合成了菱形的磷酸鐵鋰，純度高，電化學(xué)性能穩(wěn)定，制備方法簡單，均為實(shí)驗(yàn)室常用儀器，可操作性較好，適用于大批量推廣制備。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明170℃產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明190℃產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為不同水熱反應(yīng)溫度所得樣品的xrd譜圖；

圖5為不同水熱反應(yīng)溫度所得的樣品初始充放電曲線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不排除一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：基于溶劑熱法的納米磷酸鐵鋰復(fù)合材料制備方法，

步驟1、分別量取水合氫氧化鋰（lioh·h2o）、七水硫酸亞鐵（feso4·7h2o）和磷酸（h3po4）作為鋰源、鐵源、磷源，各組分的離子摩爾比為n(li⁺):n(fe²⁺):n(po4^3-)=3:1:1；

步驟2、取步驟1中量取的的lioh·h2o作為1質(zhì)量份放置于燒杯中，加入5-8質(zhì)量份去離子水溶解lioh·h2o得到水溶液，將燒杯置于冰水浴中，使用玻璃棒順時針攪拌水溶液，向水溶液中緩慢滴加h3po4溶液0.3-0.35質(zhì)量份，生成白色li3po4膠體溶液；其中的冰水浴為塑料盤中加入1/2容積含量的碎冰，加入自來水填充塑料盤中碎冰的間隙，使自來水液面高度為2/3內(nèi)壁高度，形成冰水混合物，冰水浴過程中，保證碎冰的含量不低于冰水混合物的1/5；其中向水溶液中緩慢滴加h3po4溶液，采用膠頭滴管從步驟1中量取的h3po4溶液吸取，并垂直在水溶液中滴加，其中的滴加速度以1-3滴/秒為宜；

步驟3、使用玻璃棒攪拌步驟2中制得的li3po4膠體溶液1小時，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，以防止fe²⁺被氧化，將feso4·7h2o倒入li3po4膠體溶液中，形成深綠色的混合溶液，即lifepo4前驅(qū)體；

步驟4、將步驟3中制得的混合溶液移入高壓反應(yīng)釜中，密封，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持200℃反應(yīng)8小時，從加熱爐中取出高壓反應(yīng)釜，靜置自然冷卻至室溫，打開高壓反應(yīng)釜，反應(yīng)后的混合溶液分層出現(xiàn)沉淀產(chǎn)物，對沉淀產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，通過離心機(jī)的離心的作用固液分離，得到沉淀產(chǎn)物；其中的加熱爐為實(shí)驗(yàn)室用小型箱式電阻加熱爐，其中加熱爐加熱溫度分別設(shè)定為170℃和190℃，作為產(chǎn)品成品的質(zhì)量對比例，其中的離心機(jī)為kl04a型臺式低速高性能離心機(jī)，離心機(jī)的離心速度設(shè)為3000r/min；

步驟5、將步驟4中制得的沉淀產(chǎn)物使用去離子水反復(fù)洗滌過濾4-6次，將沉淀產(chǎn)物置于干燥箱中，設(shè)定干燥箱內(nèi)溫度為120℃，真空干燥12小時，將干燥過后的沉淀產(chǎn)物置于煅燒爐中，充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，設(shè)置煅燒溫度為680℃，煅燒3-4小時，得到lifepo4粉末；其中的煅燒爐為實(shí)驗(yàn)室用硅碳棒高溫馬弗爐。

實(shí)施例1

步驟1、分別量取水合氫氧化鋰（lioh·h2o）、七水硫酸亞鐵（feso4·7h2o）和磷酸（h3po4）作為鋰源、鐵源、磷源，各組分的離子摩爾比為n(li⁺):n(fe²⁺):n(po4^3-)=3:1:1；

步驟2、取步驟1中量取的的lioh·h2o作為1質(zhì)量份放置于燒杯中，加入5質(zhì)量份去離子水溶解lioh·h2o得到水溶液，將燒杯置于冰水浴中，使用玻璃棒順時針攪拌水溶液，向水溶液中緩慢滴加h3po4溶液0.3質(zhì)量份，生成白色li3po4膠體溶液；

步驟3、使用玻璃棒攪拌步驟2中制得的li3po4膠體溶液1小時，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，將feso4·7h2o倒入li3po4膠體溶液中，形成深綠色的混合溶液；

步驟4、將步驟3中制得的混合溶液移入高壓反應(yīng)釜中，密封，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持200℃反應(yīng)8小時，從加熱爐中取出高壓反應(yīng)釜，靜置自然冷卻至室溫，打開高壓反應(yīng)釜，反應(yīng)后的混合溶液分層出現(xiàn)沉淀產(chǎn)物，對沉淀產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，通過離心機(jī)的離心的作用固液分離，得到沉淀產(chǎn)物；

步驟5、將步驟4中制得的沉淀產(chǎn)物使用去離子水反復(fù)洗滌過濾4次，將沉淀產(chǎn)物置于干燥箱中，設(shè)定干燥箱內(nèi)溫度為120℃，真空干燥12小時，將干燥過后的沉淀產(chǎn)物置于煅燒爐中，充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，設(shè)置煅燒溫度為680℃，煅燒3小時，得到lifepo4粉末。

實(shí)施例2

步驟1、分別量取水合氫氧化鋰（lioh·h2o）、七水硫酸亞鐵（feso4·7h2o）和磷酸（h3po4）作為鋰源、鐵源、磷源，各組分的離子摩爾比為n(li⁺):n(fe²⁺):n(po4^3-)=3:1:1；

步驟2、取步驟1中量取的的lioh·h2o作為1質(zhì)量份放置于燒杯中，加入6質(zhì)量份去離子水溶解lioh·h2o得到水溶液，將燒杯置于冰水浴中，使用玻璃棒順時針攪拌水溶液，向水溶液中緩慢滴加h3po4溶液0.32質(zhì)量份，生成白色h3po4膠體溶液；

步驟3、使用玻璃棒攪拌步驟2中制得的li3po4膠體溶液1小時，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，將feso4·7h2o倒入li3po4膠體溶液中，形成深綠色的混合溶液；

步驟4、將步驟3中制得的混合溶液移入高壓反應(yīng)釜中，密封，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持200℃反應(yīng)8小時，從加熱爐中取出高壓反應(yīng)釜，靜置自然冷卻至室溫，打開高壓反應(yīng)釜，反應(yīng)后的混合溶液分層出現(xiàn)沉淀產(chǎn)物，對沉淀產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，通過離心機(jī)的離心的作用固液分離，得到沉淀產(chǎn)物；

步驟5、將步驟4中制得的沉淀產(chǎn)物使用去離子水反復(fù)洗滌過濾5次，將沉淀產(chǎn)物置于干燥箱中，設(shè)定干燥箱內(nèi)溫度為120℃，真空干燥12小時，將干燥過后的沉淀產(chǎn)物置于煅燒爐中，充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，設(shè)置煅燒溫度為680℃，煅燒3.5小時，得到lifepo4粉末。

實(shí)施例3

步驟1、分別量取水合氫氧化鋰（lioh·h2o）、七水硫酸亞鐵（feso4·7h2o）和磷酸（h3po4）作為鋰源、鐵源、磷源，各組分的離子摩爾比為n(li⁺):n(fe²⁺):n(po4^3-)=3:1:1；

步驟2、取步驟1中量取的的lioh·h2o作為1質(zhì)量份放置于燒杯中，加入8質(zhì)量份去離子水溶解lioh·h2o得到水溶液，將燒杯置于冰水浴中，使用玻璃棒順時針攪拌水溶液，向水溶液中緩慢滴加h3po4溶液0.35質(zhì)量份，生成白色h3po4膠體溶液；

步驟3、使用玻璃棒攪拌步驟2中制得的li3po4膠體溶液1小時，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，將feso4·7h2o倒入li3po4膠體溶液中，形成深綠色的混合溶液；

步驟4、將步驟3中制得的混合溶液移入高壓反應(yīng)釜中，密封，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持200℃反應(yīng)8小時，從加熱爐中取出高壓反應(yīng)釜，靜置自然冷卻至室溫，打開高壓反應(yīng)釜，反應(yīng)后的混合溶液分層出現(xiàn)沉淀產(chǎn)物，對沉淀產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，通過離心機(jī)的離心的作用固液分離，得到沉淀產(chǎn)物；

步驟5、將步驟4中制得的沉淀產(chǎn)物使用去離子水反復(fù)洗滌過濾6次，將沉淀產(chǎn)物置于干燥箱中，設(shè)定干燥箱內(nèi)溫度為120℃，真空干燥12小時，將干燥過后的沉淀產(chǎn)物置于煅燒爐中，充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，設(shè)置煅燒溫度為680℃，煅燒4小時，得到lifepo4粉末。

對比例1

步驟4中，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持170℃、190℃分別反應(yīng)8小時，作為本發(fā)明的對比例，產(chǎn)物樣品的微觀結(jié)構(gòu)圖分別如圖2、圖3所示，經(jīng)過對比試驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)，200℃下的樣品為微米級的片狀菱形結(jié)構(gòu)，樣品的尺寸約為2μm×1.5μm，厚度約為250nm~390nm，形貌均一，粒徑均勻，具有良好的分散性，為理想產(chǎn)品。

對比例2

步驟4中，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持170℃、190℃分別反應(yīng)8小時，作為本發(fā)明的對比例，分別對170℃、190℃、200℃下的樣品做xrd分析，分析結(jié)果如圖4所示，可以看到，200℃下的樣品衍射峰尖銳，峰強(qiáng)較高，背底平整，說明200℃下的樣品具有相對較好的結(jié)晶性能；雜質(zhì)峰出現(xiàn)頻數(shù)低，說明制得的樣品較為純凈。

對比例3

步驟4中，將高壓反應(yīng)釜放入到加熱爐中加熱并保持170℃、190℃分別反應(yīng)8小時，作為本發(fā)明的對比例，分別對170℃、190℃、200℃下的樣品做在0.1c倍率下的初始充放電，分析結(jié)果如圖5所示，可以看到，200℃下的樣品相對190℃下的樣品充放電曲線在后期更為平穩(wěn)，200℃下的樣品相對170℃下的樣品充放電曲線容量更大。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。