Η20在650°C脫水后的XRD衍射圖如圖2所示，主晶相為FeP04結(jié)構(gòu)。
[0021]實(shí)施例2:
(1)以三氧化二鐵(純度99%)為鐵源，磷酸(純度85%)為磷源，按摩爾比:n(Fe): η (P)=1:1.02的比例，稱(chēng)取三氧化二鐵48.73g、磷酸70.55g，聚乙烯比咯烷酮為鐵源的0.05wt% ；
(2)把磷酸溶入2L的蒸餾水中，并移入3L的反應(yīng)釜中，并加入聚乙烯比咯烷酮，以60rpm速度攪拌5min，水浴加熱至80°C ；
(3)緩慢地加入草酸亞鐵，并把攪拌速度調(diào)制1000rpm；
(4)反應(yīng)2h后溶液為灰綠色時(shí)加入20mlH202，沉淀變?yōu)辄S白色，繼續(xù)攪拌2小時(shí)；
(5)反應(yīng)完成后陳化2h，再用蒸饋水洗滌至pH值=6.5，過(guò)濾后將沉淀在110°C下干燥5h，得黃白色水合磷酸鐵(FePO4.2H20)，純度為99.5% ；
以此磷酸鐵為原料，碳酸鋰為鋰源，按化學(xué)計(jì)量比混合并加入9wt%的蔗糖，在高純氮?dú)庵校?00°C保溫1h合成LiFeP04/C材料，并以金屬鋰為負(fù)極，lmol/L LiPFj^ EC/DMC(體積比為1:2)為電解液在充滿(mǎn)氬氣的手套箱中組裝成CR-2032型扣式電池，對(duì)其進(jìn)行充放電測(cè)試，0.2C下首次放電比容量為150.1mAh/g，即具有較好的克容量(如圖3所示)。
[0022]實(shí)施例3:
(1)以草酸亞鐵(純度99%)為鐵源，磷酸(純度85%)為磷源，通過(guò)摻雜二氧化錳制備按摩爾比:n(Fe):n(P):n(Mn)= 0.97:1.01:0.03 的比例，稱(chēng)取草酸亞鐵85.16g、磷酸 70.55g，二氧化錳1.60g，聚乙烯比咯烷酮為鐵源的0.03wt% ；
(2)先用球磨機(jī)把二氧化錳和草酸亞鐵充分混合，轉(zhuǎn)速200rpm，時(shí)間Ih;
(3)把磷酸溶入2.5L的蒸餾水中，并移入4L的反應(yīng)釜中，加入聚乙烯比咯烷酮，以60rpm速度攪拌5min，水浴加熱至60°C ;緩慢地加入草酸亞鐵和二氧化猛的混合物，并把攪拌速度調(diào)制1500 rpm ；
(4)反應(yīng)2h后加入20mlH202，沉淀變?yōu)辄S白色，繼續(xù)攪拌6小時(shí)；
(5)反應(yīng)完成后陳化6h，再用蒸饋水洗滌至pH值=7.0，過(guò)濾后將沉淀在80°C下干燥10h，得黃白色摻雜錳元素的磷酸鐵(FeQ.97MnQ.Q3P04.2H20)，純度為99.5%。
[0023]以此磷酸鐵為原料，碳酸鋰為鋰源，按化學(xué)計(jì)量比混合并加入8wt%的鹿糖，在高純氮?dú)庵校?50°C保溫8h合成LiFeP04/C材料，并以金屬鋰為負(fù)極，lmol/L LiPFj^ EC/DMC(體積比為1:2)為電解液在充滿(mǎn)氬氣的手套箱中組裝成CR-2032型扣式電池，對(duì)其進(jìn)行充放電測(cè)試，0.2C放電比容量為153mAh/g放電比容量為146mAh/g，IC放電比容量為140mAh/g，具有較好的倍率性能，有利于大電流放電，不同倍率放電曲線(xiàn)如圖4所示。
[0024]以上所述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于包括以下步驟: (1)以磷源、鐵源化合物以及摻雜金屬氧化物為原料，磷、鐵、摻雜金屬元素的摩爾比為:P:Fe:M=(l.0-1.2): (1-0.7): (0-0.3)，滿(mǎn)足 P: (Fe+M) = (l.0-1.2): 1，混合，加入表面活性劑； (2)在恒溫加熱下高速攪拌進(jìn)行反應(yīng)； (3)最后通過(guò)陳化、洗滌、過(guò)濾、干燥； (4)合成物質(zhì)化學(xué)式為Fe1χΜχΡ04.ηΗ20，其中M為摻雜金屬元素，x為引入元素與鐵源的摩爾比，O彡X彡0.3、0彡η彡2，產(chǎn)品為白色或黃白色粉末。2.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:步驟(I)磷源的水溶液濃度為0.l~2mol/L，表面活性劑的加入量為鐵源量的0.01~2wt%。3.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:步驟(2)所述加熱方式為水浴或油浴加熱，反應(yīng)溫度為T(mén)，反應(yīng)時(shí)間為t，且40°C < T < 100°C，t彡2h，攪拌速度為50~3000rpm。4.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:步驟(3)所述陳化I?6小時(shí)，蒸饋水洗滌至pH彡6.5。5.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:步驟(3)所述干燥方式為常壓干燥，干燥溫度為70~120°C，干燥時(shí)間為3~10h。6.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:磷源為磷酸或五氧化二磷；鐵源為草酸亞鐵或氧化鐵。7.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:金屬氧化物為氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化鋯、氧化鉻和氧化鈦中的一種或多種的混合物。8.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:當(dāng)鐵源為草酸亞鐵時(shí)，為加快反應(yīng)，加入雙氧水(H2O2)作為氧化劑。9.如權(quán)利要求1所述一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，其特征在于:所述表面活性劑為聚乙二醇、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、Span或tween系列非離子型表面活性劑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高純磷酸鐵及其摻雜金屬元素的合成方法，所述制備的材料主要應(yīng)用于制備優(yōu)質(zhì)電極材料磷酸亞鐵鋰，合成方法是：以磷源、鐵源化合物以及摻雜金屬氧化物為原料，加入表面活性劑，在常壓和低溫下高速攪拌進(jìn)行反應(yīng)，最后通過(guò)陳化、洗滌、過(guò)濾、干燥合成物質(zhì)化學(xué)式為Fe1-xMxPO4·nH2O，其中M為摻雜金屬元素、0≤x≤0.3、0≤n≤2，其合成過(guò)程中無(wú)需控制pH值，對(duì)設(shè)備要求低，制備工藝簡(jiǎn)單環(huán)保，合成產(chǎn)品成本低、性能穩(wěn)定、純度高。
【IPC分類(lèi)】H01M4/136, H01M4/58, H01M4/1397
【公開(kāi)號(hào)】CN105185993
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510682073
【發(fā)明人】關(guān)成善, 宗繼月, 李濤, 周會(huì), 梅慶虎, 任士界
【申請(qǐng)人】山東精工電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月21日