一種磷酸鐵鋰的制備方法及磷酸鐵鋰的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池材料領(lǐng)域和鋰離子電池材料的制備方法領(lǐng)域，尤其是一種磷酸鐵鋰的制備方法及磷酸鐵鋰。
【背景技術(shù)】
[0002]由于正負(fù)電極的制備是鋰離子電池生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，而磷酸鐵鋰具有無污染、容量大、良好的電壓平臺、優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，成為離子電池正極材料的首選。故如何合成磷酸鐵鋰是鋰離子電池生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的重要技術(shù)問題。
[0003]目前合成磷酸鐵鋰的方法主要有:第一、固相合成法，雖然該法工藝簡單，適合工業(yè)生產(chǎn)，但是其制備出來的磷酸鐵鋰材料的粒徑分布大，而且在制備過程中還有制備周期長，能耗大等缺點(diǎn)。第二、水熱合成法，利用此法制備出來的磷酸鐵鋰雜質(zhì)較多，水分較多，工藝復(fù)雜，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。第三、溶膠-凝膠法，利用此法可以獲得粒徑小，高性能的磷酸鐵鋰，但是此法需要制備周期長，制備成本高。此外還有微波合成法，機(jī)械球磨法等方法，都具有一些諸如所需設(shè)備要求高，成本高，周期長，制備產(chǎn)品的性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
[0004]所以，目前在制備磷酸鐵鋰過程中如何設(shè)計(jì)一種制備工藝成本低、制備周期短、制備產(chǎn)品性能穩(wěn)定的磷酸鐵鋰制備方法是需要突破的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種能耗小、成本低、制備周期短、制備產(chǎn)品性能穩(wěn)定的磷酸鐵鋰制備方法及通過此方法制備的磷酸鐵鋰。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種磷酸鐵鋰的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)在反應(yīng)容器中加入200ml的去離子水和200ml的濃度為lmol/1的磷酸溶液，加熱到80。。，加熱10-20分鐘；
[0008](2)在上述步驟(I)所獲得的溶液中加入0.5mol氧化銅粉末，攪拌均勻，當(dāng)氧化銅溶解后加入0.2mol鐵粉，攪拌均勻；
[0009](3)在上述步驟(2)所獲得的溶液中緩慢滴加lmol/1的氫氧化鋰溶液200ml，攪拌均勻，靜置10分鐘；
[0010](4)將上述步驟(3)所獲得的懸浮狀液體進(jìn)行噴霧干燥處理，噴霧干燥處理時間為20-40分鐘，得到小粒徑粉末；
[0011](5)將上述步驟(4)所獲得的小粒徑粉末焙燒處理，焙燒溫度為600-900°C，焙燒時間為4-6小時，得到產(chǎn)物即可；
[0012]上述去離子水，磷酸，氧化銅，鐵粉，氫氧化鋰均為分析純。
[0013]優(yōu)選的，步驟(I)中的加熱時間為15分鐘。
[0014]優(yōu)選的，步驟(4)中的噴霧干燥處理為利用離心噴霧器進(jìn)行噴霧干燥處理。采用噴霧干燥可以將懸浮狀的反應(yīng)液直接轉(zhuǎn)化為小粒徑的前驅(qū)粉末，使前驅(qū)粉末在瞬間脫水干燥，避免了前驅(qū)體的氧化。更優(yōu)選的，步驟(4)中的噴霧干燥處理時間為30分鐘。
[0015]優(yōu)選的，步驟(5)中的焙燒溫度為700°C。在反應(yīng)流程中，鐵粉先和磷酸反應(yīng)，產(chǎn)生磷酸鐵，然后再加入氫氧化鋰，最后生成磷酸亞鐵和磷酸鋰的混合物，也就是磷酸鐵鋰的前驅(qū)體。焙燒的溫度對于磷酸鐵鋰的前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為磷酸鐵鋰尤為重要，尤其是磷酸鐵鋰的粒徑影響較大。
[0016]優(yōu)選的，步驟(5)中的焙燒時間為5小時。焙燒的時間對于最終生成的產(chǎn)物的粒徑也同樣有很大影響。
[0017]通過上述技術(shù)方案所制備的磷酸鐵鋰，性能穩(wěn)定，雜質(zhì)少。優(yōu)選的，所制備的磷酸鐵鋰的粒徑為30-50mm。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果在于:
[0019]第一、本發(fā)明的技術(shù)方案中的磷酸鐵鋰制備方法將共沉淀原理和腐蝕電化學(xué)原理相結(jié)合，結(jié)合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)了兩者的不足，制備周期短，能耗小，制備方法簡易可行，可以大規(guī)模地在工業(yè)生產(chǎn)上推廣。
[0020]第二、本發(fā)明的技術(shù)方案所制備的磷酸鐵鋰相比其他制備方法所制備的磷酸鐵鋰綜合性能高，粒徑分布小，導(dǎo)電性能高，雜質(zhì)少。把它應(yīng)用在鋰離子電池上可以大大提高在鋰離子電池的使用壽命和綜合性能。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0022]通過下述實(shí)施例制備的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)形貌分析和鋰電池正極制備及測試，分析其產(chǎn)物的綜合性能。
[0023]實(shí)施例1
[0024]在反應(yīng)容器中加入200ml的去離子水和200ml的濃度為lmol/1的磷酸溶液，加熱到80°C，加熱10分鐘，然后再加入0.5mol氧化銅粉末，攪拌均勻，當(dāng)氧化銅溶解后加入0.2mol鐵粉，攪拌均勻，然后再在上述溶液中緩慢滴加lmol/1的氫氧化鋰溶液200ml，攪拌均勻，靜置10分鐘，然后用離心噴霧器進(jìn)行噴霧干燥處理，噴霧干燥處理時間為30分鐘，得到小粒徑粉末，將小粒徑粉末在程序升溫管式爐中焙燒處理，焙燒溫度為700°C，焙燒時間為5小時，得到產(chǎn)物即可。
[0025]實(shí)施例2
[0026]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例2中去離子水和磷酸溶液混合后的加熱時間為20分鐘。
[0027]實(shí)施例3-4
[0028]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例3，實(shí)施例4中噴霧干燥處理的時間為20分鐘，40分鐘。
[0029]實(shí)施例5-7
[0030]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例5，6，7中的焙燒溫度為600 0C，700 V , 900。。。
[0031]實(shí)施例8-9
[0032]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例8，9中的焙燒時間為4小時，6小時。
[0033]將上述實(shí)施例1-9所獲取的產(chǎn)物采用X-射線衍射儀對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，然后將這些產(chǎn)物分別和乙炔黑、聚四氟乙烯乳液混合制備鋰離子電池正極材料，然后將其進(jìn)行電池充放電測試。
[0034]最后分析可得:通過實(shí)施例1所獲得的磷酸鐵鋰所制備的鋰離子電池正極材料的導(dǎo)電性能最好，通過實(shí)施例2-9所獲得的磷酸鐵鋰所制備的鋰離子電池正極材料的導(dǎo)電性能相比通過其他方式所獲得的磷酸鐵鋰所制備的鋰離子電池正極材料好，但是比實(shí)施例1所獲得的磷酸鐵鋰所制備的鋰離子電池正極材料的的導(dǎo)電性能略低一些。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于:所述的方法包括以下步驟: (1)在反應(yīng)容器中加入200ml的去離子水和200ml的濃度為lmol/1的磷酸溶液，加熱到80。。，加熱10-20分鐘； (2)在上述步驟(I)所獲得的溶液中加入0.5mol氧化銅粉末，攪拌均勻，當(dāng)氧化銅溶解后加入0.2mol鐵粉，攪拌均勻； (3)在上述步驟(2)所獲得的溶液中緩慢滴加lmol/1的氫氧化鋰溶液200ml，攪拌均勻，靜置10分鐘； (4)將上述步驟(3)所獲得的懸浮狀液體進(jìn)行噴霧干燥處理，噴霧干燥處理時間為20-40分鐘，得到小粒徑粉末； (5)將上述步驟(4)所獲得的小粒徑粉末焙燒處理，焙燒溫度為600-900°C，焙燒時間為4-6小時，得到產(chǎn)物即可； 上述去離子水，磷酸，氧化銅，鐵粉，氫氧化鋰均為分析純。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于:所述的步驟(I)中的加熱時間為15分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中的噴霧干燥處理為利用離心噴霧器進(jìn)行噴霧干燥處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于:所述的步驟(4)中的噴霧干燥處理時間為30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于:所述的步驟(5)中的焙燒溫度為700°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于:所述的步驟(5)中的焙燒時間為5小時。
7.一種磷酸鐵鋰，其特征在于:所述的磷酸鐵鋰是通過權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法制備得到的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磷酸鐵鋰，其特征在于:所述的磷酸鐵鋰的粒徑為30-50_。
【專利摘要】一種磷酸鐵鋰的制備方法及磷酸鐵鋰，制備方法為：先加入去去離子水和磷酸溶液，加熱，然后加入氧化銅粉末，攪拌均勻，再加入鐵粉，攪拌均勻，后加入氫氧化鋰溶液攪拌均勻，然后進(jìn)行噴霧干燥處理，然后進(jìn)行焙燒處理。通過本方法制備的磷酸鐵鋰導(dǎo)電性能好，粒徑分布小，雜質(zhì)少，本制備工藝反應(yīng)周期小，成本低，能耗小，適合工業(yè)生產(chǎn)推廣。
【IPC分類】C01B25-45, H01M4-58
【公開號】CN104577112
【申請?zhí)枴緾N201310496033
【發(fā)明人】秦宏佳
【申請人】大連市沙河口區(qū)中小微企業(yè)服務(wù)中心
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月21日