一種超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法
【專利摘要】一種超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，屬于鋰離子電池關(guān)鍵材料【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的目的在于使用低價的原料，簡易的工藝制備磷酸鐵鋰電極材料原料納米磷酸鐵；此方法合成的產(chǎn)品，具有小的粒徑和窄的粒度分布。其步驟是：首先將可溶性亞鐵鹽和分散劑配制成水溶液加入超聲反應(yīng)器中，其次將氧化劑加入超聲反應(yīng)器中，然后加入磷源并以堿性溶液調(diào)節(jié)超聲反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液pH至5～8，將沉淀物洗滌、過濾、真空干燥得納米磷酸鐵。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）采用超聲反應(yīng)器，反應(yīng)速度快；2）合成的產(chǎn)品粒度小，分布窄；3）使用的原料低價。
【專利說明】一種超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及一種通過超聲法制備磷酸鐵鋰正極材料的納米磷酸鐵的方法，屬 于鋰離子電池關(guān)鍵材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，磷酸鐵鋰電極材料的制備成為鋰離子電池發(fā)展的熱點(diǎn)，為提高磷酸鐵鋰 的高倍率和低溫放電性能，很多研究機(jī)構(gòu)都在嘗試將磷酸鐵鋰合成的關(guān)鍵原材料磷酸鐵納 米化以提高磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性能。劉曉敏采用射流反應(yīng)器制備了 10-50nm的納米磷酸鐵粉 末（CN103011119A)楊暉等采用微通道反應(yīng)器制備了納米磷酸鐵（CN102456873A)。
[0003] 在納米材料制備的應(yīng)用中，超聲化學(xué)方法已成為制備具有特殊性能新材料的一種 很有用的技術(shù)。超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的巨大能量能使反應(yīng)物產(chǎn)生的特殊的物理、化學(xué)環(huán)境為 制備納米材料提供了重要的途徑。超聲波輔助納米材料制備可以細(xì)化納米粒子，促進(jìn)納 米粒子晶型轉(zhuǎn)化，提高納米材料的某些特殊性能采用超聲波方式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，與傳統(tǒng)方 法相比較具有操作簡單，化學(xué)反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時間縮短，反應(yīng)產(chǎn)率提高，產(chǎn)物粒度更小、 粒度分布更窄等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 國內(nèi)外已經(jīng)有很多研究機(jī)構(gòu)利用超聲波制備納米材料。張林剛等在二十世紀(jì)九十 年代就提出采用超聲法制備納米粒子（CN1129263A)，楊占壽等使用超聲反應(yīng)器制備了球形 納米碳酸鍶（CN104016394A)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于使用低價的原料，簡易的工藝制備磷酸鐵鋰電極材料原料納米 磷酸鐵；此方法合成的產(chǎn)品，具有小的粒徑和窄的粒度分布。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，其步驟是：首先將可溶性亞鐵 鹽和分散劑配制成水溶液加入超聲反應(yīng)器中，其次將氧化劑加入超聲反應(yīng)器中，然后加入 磷源并以堿性溶液調(diào)節(jié)超聲反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液pH至5?8,將沉淀物洗滌、過濾、真空干燥得 納米磷酸鐵。
[0007] 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述的超聲反應(yīng)器 為恒溫超聲波反應(yīng)器。
[0008] 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述可溶性亞鐵鹽 為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氯化亞鐵中的一種，溶液濃度為〇. 01?5 m〇L/L。
[0009] 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述分散劑為十二 燒基硫酸納、十-燒基苯橫酸納、十7K燒基二甲基漠化按、稀丙基橫酸納、聚丙稀酸、聚丙稀 酸鈉、聚馬來酸的一種。
[0010] 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述分散劑與亞鐵 鹽的質(zhì)量比為1 :1〇?1000。? 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述磷源為磷酸、磷酸 銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸 二氫鈉的一種。
[0011] 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述的鐵源與磷源 的摩爾比Fe:p=l:0. 8?1. 2。
[0012] 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述的氧化劑為過 氧乙酸、過氧化氫、過硫酸銨、次氯酸鈉的一種。
[0013] 根據(jù)所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，所述的堿性溶液為 氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水的一種。
[0014] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)采用超聲反應(yīng)器，反應(yīng)速度快；2)合成的產(chǎn)品粒度小，分 布窄；3)使用的原料低價。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 一種超聲法制備磷酸鐵鋰用納米磷酸鐵的方法，包括以下步驟：將可溶性亞鐵鹽 溶于去離子水中，配制成0. 01M-5M的水溶液，加入質(zhì)量為亞鐵鹽質(zhì)量0. 1%-10%的分散劑后 配制成溶液A ; 將溶液A加入超聲反應(yīng)器中，加入0. 01M-5M氧化劑后按照摩爾比Fe:P=l:0. 8-1. 2的 比例加入磷源，使用堿性溶液調(diào)整pH至5?8 ;將沉淀多次洗滌后60?90°C真空干燥得納 米級磷酸鐵粉末。
[0016] 上述反應(yīng)容器為恒溫超聲波反應(yīng)器。
[0017] 上述可溶性亞鐵鹽為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氯化亞鐵一種或多種，溶液濃度為 0.01-5 moL/L〇
[0018] 上述分散劑為十_燒基硫酸納、十-燒基苯橫酸納、十7K燒基二甲基漠化按、稀丙 基磺酸鈉、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚馬來酸的一種或多種。
[0019] 上述分散劑與亞鐵鹽的質(zhì)量為1 :1000?1:10。
[0020] 上述磷源為磷酸、磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二 氫鉀、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉的一種或多種。
[0021] 上述鐵源與磷源的摩爾比Fe:P=l :0.8?1.2。
[0022] 上述氧化劑為過氧乙酸、過氧化氫、過硫酸銨、次氯酸鈉的一種或多種。
[0023] 上述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水一種或多種。
[0024] 下面通過具體實(shí)例詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0025] 實(shí)施例1 首先，向超聲反應(yīng)器中加入1M的硫酸亞鐵銨溶液并加入0. 1%十二烷基苯磺酸鈉，其次 向超聲反應(yīng)器中加入1M過氧乙酸溶液，然后向超聲反應(yīng)器中加入1M磷酸氫二銨溶液和1M 氫氧化鈉溶液調(diào)整反應(yīng)液pH為6，鐵源與磷源的摩爾比Fe:P=l:l。收集反應(yīng)液，經(jīng)過濾、 洗滌和干燥后得到納米級磷酸鐵。
[0026] 實(shí)施例2 首先，向超聲反應(yīng)器中加入1M的硫酸亞鐵溶液并加入1%十二烷基硫酸鈉，其次向超聲 反應(yīng)器中加入1M過氧化氫溶液，然后向超聲反應(yīng)器中加入1M磷酸溶液和1M氨水溶液調(diào)整 反應(yīng)液pH為7，鐵源與磷源的摩爾比Fe:P=l:0.8。收集反應(yīng)液，經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得 到納米級磷酸鐵。
[0027] 實(shí)施例3 向超聲反應(yīng)器中加入1M的氯化亞鐵溶液并加入0. 5%聚丙烯酸，其次向超聲反應(yīng)器中 加入1M過氧乙酸溶液，然后向超聲反應(yīng)器中加入1M磷酸氫二鉀溶液和1M氫氧化鉀溶液調(diào) 整反應(yīng)液pH為8,鐵源與磷源的摩爾比Fe:P=1:1. 2。收集反應(yīng)液，經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得 到納米級磷酸鐵。
[0028] 實(shí)施例1-3所得納米磷酸鐵的粒徑分布如表1所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：其步驟是：首先將可溶 性亞鐵鹽和分散劑配制成水溶液加入超聲反應(yīng)器中，其次將氧化劑加入超聲反應(yīng)器中，然 后加入磷源并以堿性溶液調(diào)節(jié)超聲反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液pH至5?8,將沉淀物洗滌、過濾、真空 干燥得納米磷酸鐵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于制備磷酸鐵鋰材料的納米磷酸鐵的制備方法，其特征 在于：所述的超聲反應(yīng)器為恒溫超聲波反應(yīng)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：所 述可溶性亞鐵鹽為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氯化亞鐵中的一種，溶液濃度為0. 01?5 m〇L/ L〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：所 述分散劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、烯丙基磺酸鈉、 聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚馬來酸中的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：所 述分散劑與亞鐵鹽的質(zhì)量比為1 :10?1000。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：所 述磷源為磷酸、磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、磷酸 鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：所 述的鐵源與磷源的摩爾比Fe:P=l :0.8?1.2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：所 述的氧化劑為過氧乙酸、過氧化氫、過硫酸銨、次氯酸鈉中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的超聲制備磷酸鐵鋰的納米磷酸鐵的方法，其特征在于：所 述的堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種。
【文檔編號】H01M4/58GK104505495SQ201410744374
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】關(guān)成善, 宗繼月, 孟博, 孫化松 申請人:山東精工電子科技有限公司