一种高压实磷酸铁锂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种高压实磷酸铁锂的制备方法。将草酸亚铁与磷酸锂按照摩尔比1:1混合，经过加水球磨和砂磨，进行喷雾干燥，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到一次烧结料；一次烧结料加入磷酸铁和葡萄糖，加入的磷酸铁与步骤(1)加入的磷酸锂的摩尔比为2:1，然后经过加水球磨和砂磨，得到粒径为314nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1.5微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到二次烧结料，在恒温恒湿房内进行破碎、筛分、除铁后，充入氮气，然后再抽真空包装。本发明专利技术方法简单，成本低，且得到的磷酸铁锂压实密度高，电性能好。

Preparation of high pressure lithium iron phosphate

The invention discloses a preparation method of high pressure lithium iron phosphate. The mixture of ferrous oxalate and lithium phosphate was mixed with 1:1 at a molar ratio of 1, and then dried by water ball milling and sand milling. The dry powder was sintered in an inert atmosphere to obtain a sintered material. Once the sintered material was added with ferric phosphate and glucose, the mole ratio of the added iron phosphate to the lithium phosphate added to step (1) was then. After water ball milling and sand milling, the material with particle size of 314nm was obtained. Spray dry material was used to get dry powder with moisture below 2% and particle size of 1.5 microns. The dry powder was sintered in inert atmosphere, and the dry powder was sintered in inert atmosphere to obtain two sintered materials, and was broken in constant temperature and humidity room. After sieving and iron removal, fill nitrogen and then vacuum packaging. The invention has the advantages of simple method and low cost, and the obtained lithium iron phosphate has high compaction density and good electrical performance.

【技术实现步骤摘要】
一种高压实磷酸铁锂的制备方法
本专利技术涉及一种高压实磷酸铁锂的制备方法，属于锂电池正极材料

技术介绍
磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。其特点是放电容量大，价格低廉，无毒性，不造成环境污染。世界各国正竞相实现产业化生产。但是其振实密度低，影响电容量。主要的生产方法为高温固相合成法，产品指标比较稳定。锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂作为锂离子电池的正极材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。但是随着国家对新能源汽车补贴政策的调整，对磷酸铁锂材料的要求越来越高，特别对磷酸铁锂的压实密度的要求越来越高，从之前的＞2.3g/mL上升到现在的2.35g/mL，且后来会提升到＞2.4g/mL或者更高，同时对于0.1C的克容量的要求维持在大于156mAh。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种高压实磷酸铁锂的制备方法，方法简单，成本低，且得到的磷酸铁锂压实密度高，电性能好，通过以草酸亚铁制备的磷酸铁锂与磷酸铁制备的磷酸铁锂的复合，结合了草酸亚铁制备的磷酸铁锂的循环和低温性能好的优势，以及磷酸铁制备的磷酸铁锂电化学性能好的优势，同时避免了草酸亚铁制备磷酸铁锂释放出氨气的缺点，环保性好，且避免了使用碳酸锂等原料，降低了成本，且通过二次烧结，提高了压实密度，又通过复合，对电性能没有影响，最终得到的产品压实密度大于2.45g/mL，且0.1C首次放电容量大于157mAh/g，0.5C循环500次的容量衰减率小于15％。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种高压实磷酸铁锂的制备方法，其为以下步骤：(1)将草酸亚铁与磷酸锂按照摩尔比1:1混合，经过加水球磨和砂磨，得到粒径为450-480nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1-3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到一次烧结料，烧结总时间为12-15小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为3-5小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为5-8小时，保温段的温度为720-750℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为2-4小时，降温至物料温度＜80℃出料；(2)将步骤(1)得到的一次烧结料加入磷酸铁和葡萄糖，加入的磷酸铁与步骤(1)加入的磷酸锂的摩尔比为2:1，然后经过加水球磨和砂磨，得到粒径为300-320nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1-3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到二次烧结料，烧结总时间为21-23小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为6-8小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为10-12小时，保温段的温度为760-770℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为3-5小时，降温至物料温度＜50℃出料；(3)将步骤(2)得到的冷却物料，在恒温恒湿房内进行破碎、筛分、除铁后，充入氮气，然后再抽真空包装。所述步骤(1)中经过球磨和砂磨后，物料的固含量为40-41％，喷雾干燥的进风温度为180-200℃，物料在喷雾干燥机内的停留时间为6-10S,所述惰性气氛为氮气，氮气中的氧气含量低于5ppm，通入惰性气氛使得烧结炉内的炉压为1.05-1.1个大气压，物料在匣钵内的装料厚度为10-12cm。所述步骤(2)中加入的葡萄糖的重量为磷酸铁重量的14-15％，步骤(2)中经过球磨和砂磨后，物料的固含量为30-35％，喷雾干燥的进风温度为180-200℃，物料在喷雾干燥机内的停留时间为6-10S,所述惰性气氛为氮气，氮气中的氧气含量低于5ppm，通入惰性气氛使得烧结炉内的炉压为1.05-1.1个大气压，物料在匣钵内的装料厚度为5-8cm。所述步骤(3)中恒温恒湿房内温度为10-15℃，相对湿度≤10％，破碎至物料的粒径为1-1.5微米，筛分时过200目筛。所述步骤(1)中草酸亚铁的纯度大于99.5％，其粒度为2-3微米，BET为6-8m2/g，过150目筛，振实密度大于1.5g/mL，杂质含量低于100ppm。所述步骤(2)中磷酸铁的铁磷比为0.98-0.985，粒度为1-3微米，振实密度为0.6-0.7g/mL，比表面积为7-10m2/g。本专利以磷酸锂、草酸亚铁和磷酸铁为原料，先通过草酸亚铁与磷酸锂进行一次烧结，再添加磷酸铁，将剩余的锂完全反应，通过两者的复合和二次烧结，提高了压实密度，同时结合了草酸亚铁制备的磷酸铁锂的循环和低温性能好的优势，以及磷酸铁制备的磷酸铁锂电化学性能好的优势，同时避免了草酸亚铁制备磷酸铁锂释放出氨气的缺点，环保性好，且避免了使用碳酸锂等原料，降低了成本，且通过二次烧结，提高了压实密度，又通过复合，对电性能没有影响，最终得到的产品压实密度大于2.45g/mL，且0.1C首次放电容量大于157mAh/g，0.5C循环500次的容量衰减率小于15％。本专利技术的有益效果是：方法简单，成本低，且得到的磷酸铁锂压实密度高，电性能好。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，本实施例的一种高压实磷酸铁锂的制备方法，其为以下步骤：(1)将草酸亚铁与磷酸锂按照摩尔比1:1混合，经过加水球磨和砂磨，得到粒径为450-480nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1-3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到一次烧结料，烧结总时间为12-15小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为3-5小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为5-8小时，保温段的温度为720-750℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为2-4小时，降温至物料温度＜80℃出料；(2)将步骤(1)得到的一次烧结料加入磷酸铁和葡萄糖，加入的磷酸铁与步骤(1)加入的磷酸锂的摩尔比为2:1，然后经过加水球磨和砂磨，得到粒径为300-320nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1-3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到二次烧结料，烧结总时间为21-23小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为6-8小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为10-12小时，保温段的温度为760-770℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为3-5小时，降温至物料温度＜50℃出料；(3)将步骤(2)得到的冷却物料，在恒温恒湿房内进行破碎、筛分、除铁后，充入氮气，然后再抽真空包装。所述步骤(1)中经过球磨和砂磨后，物料的固含量为40-41％，喷雾干燥的进风温度为180-200℃，物料在喷雾干燥机内的停留时间为6-10S,所述惰性气氛为氮气，氮气中的氧气含量低于5ppm，通入惰性气氛使得烧结炉内的炉压为1.05-1.1个大气压，物料在匣钵内的装料厚度为10-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压实磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将草酸亚铁与磷酸锂按照摩尔比1:1混合，经过加水球磨和砂磨，得到粒径为450‑480nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1‑3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到一次烧结料，烧结总时间为12‑15小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为3‑5小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为5‑8小时，保温段的温度为720‑750℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为2‑4小时，降温至物料温度＜80℃出料；(2)将步骤(1)得到的一次烧结料加入磷酸铁和葡萄糖，加入的磷酸铁与步骤(1)加入的磷酸锂的摩尔比为2:1，然后经过加水球磨和砂磨，得到粒径为300‑320nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1‑3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到二次烧结料，烧结总时间为21‑23小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为6‑8小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为10‑12小时，保温段的温度为760‑770℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为3‑5小时，降温至物料温度＜50℃出料；(3)将步骤(2)得到的冷却物料，在恒温恒湿房内进行破碎、筛分、除铁后，充入氮气，然后再抽真空包装。...

【技术特征摘要】
1.一种高压实磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将草酸亚铁与磷酸锂按照摩尔比1:1混合，经过加水球磨和砂磨，得到粒径为450-480nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1-3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到一次烧结料，烧结总时间为12-15小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为3-5小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为5-8小时，保温段的温度为720-750℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为2-4小时，降温至物料温度＜80℃出料；(2)将步骤(1)得到的一次烧结料加入磷酸铁和葡萄糖，加入的磷酸铁与步骤(1)加入的磷酸锂的摩尔比为2:1，然后经过加水球磨和砂磨，得到粒径为300-320nm的物料，将物料进行喷雾干燥得到水分低于2％、粒径为1-3微米的干粉，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到的干粉在惰性气氛下经过烧结，得到二次烧结料，烧结总时间为21-23小时，烧结分为三段，第一段为升温段，物料在升温段停留时间为6-8小时，第二段为保温段，物料在保温段停留时间为10-12小时，保温段的温度为760-770℃，第三段为降温段，物料在降温段停留时间为3-5小时，降温至物料温度＜50℃出料；(3)将步骤(2)得到的冷却物料，在恒温恒湿房内进行破碎、筛分、除铁后，充入氮气，然后再抽真空包装。2.根据权利要求1所述的一种高压实磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中经过球磨和砂磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：方嘉城，
申请(专利权)人：方嘉城，
类型：发明
国别省市：浙江,33