本发明专利技术公开一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法。将钛酸丁酯加热成蒸汽后，通过高温反应器催化分解，得到的粉末经过旋风收尘后收集，得到二氧化钛/C复合材料，将复合材料加入纯水和表面活性剂，搅拌浆化，分散均匀，然后加入硫酸铁溶液，再加入磷酸溶液，然后加入尿素，在温度为95‑100℃搅拌反应至溶液的pH为2‑2.5,停止反应，经过过滤、洗涤和烘干，得到核壳结构电池级无水磷酸铁。本发明专利技术通过制备二氧化钛/C复合材料，然后以此为晶核，通过均相沉淀，形成以二氧化钛/C复合材料为核，以磷酸铁为壳的核壳结构，可以提高导电性，从而避免因为掺杂钛造成的粉末内阻升高。
A preparation method of battery grade anhydrous iron phosphate with core-shell structure
【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法
本专利技术涉及一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，属于锂电池新能源材料领域。
技术介绍
电池级无水磷酸铁，目前为主流的制备磷酸铁锂的前驱体，相比较氧化铁红、草酸亚铁等前驱体，磷酸铁制备的磷酸铁锂，具有电性能好，压实密度高，工艺稳定，产品一致性好的特点。目前无水磷酸铁的制备均为磷酸盐与铁盐反应得到二水磷酸铁，再经过高温煅烧（一般温度为500-600℃）脱去两个结晶水得到无水磷酸铁。然后以此磷酸铁，混合锂源、碳源，经过磨细、烘干、煅烧、粉碎得到磷酸铁锂正极材料。由于磷酸铁锂的导电性较差，一般采用碳包覆的形式来增加导电性，但是对单一的一颗磷酸铁锂颗粒来说，其内部的导电性依然没有增加，需要进行离子掺杂来提高电性能，如锡、钛等，一般采用物理混合的方式进行掺混，但是此方法存在混合不均匀，操作不便且会造成颗粒内阻大的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，通过制备二氧化钛/C复合材料，然后以此为晶核，通过均相沉淀，形成以二氧化钛/C复合材料为核，以磷酸铁为壳的核壳结构，本专利技术掺杂的为二氧化钛/C复合材料，而非常规的二氧化钛，可以提高导电性，从而避免因为掺杂钛造成的粉末内阻升高，同时由于在前驱体掺杂钛，使得混合更加均匀，且操作方便。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，将钛酸丁酯加热成蒸汽后，通过高温反应器，在温度为500-650℃催化分解，得到的粉末经过旋风收尘后收集，得到二氧化钛/C复合材料，将复合材料加入纯水和表面活性剂，搅拌浆化，分散均匀，然后加入硫酸铁溶液，再加入磷酸溶液，使得溶液的pH维持在0.8-1.2，然后加入尿素，在温度为95-100℃搅拌反应至溶液的pH为2-2.5,停止反应，经过过滤、洗涤和烘干，得到核壳结构电池级无水磷酸铁。所述钛酸丁酯加热成蒸汽时的加热温度为310-350℃。高温反应器为管式反应器，其内部填充有催化剂，催化剂为圆柱状，圆柱的直径为0.1-0.5cm，高为0.5-1cm，催化剂组成为镍负载在氧化铝载体上，镍的含量为20-30%，氧化铝载体为70-80%。所述催化剂的制备为：将氯化铝和氯化镍混合均匀后，加入草酸铵，在pH为3-4的条件下搅拌反应1-3h，得到草酸铝和草酸镍的共沉淀，再经过过滤和洗涤后，在还原炉内氢气还原，还原温度为350-400℃，还原时间为5-7h，得到的粉末经过造粒压制得到催化剂。复合材料与加入的纯水和表面活性剂的质量比为1：3-4：0.05-0.1，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，加入的硫酸铁溶液的浓度为2-3mol/L，加入磷酸溶液的浓度为6-8mol/L。加入的复合材料中的钛与硫酸铁溶液中的铁的摩尔比为1:100-150。本专利技术以钛酸丁酯为钛源，经过高温蒸发成蒸气后再经过催化分解，从而得到二氧化钛/C复合材料，然后经过搅拌分散后，将硫酸铁和磷酸混合，在较低的pH下，磷酸根可与铁离子共存，经过尿素的热分解，产生的二氧化碳逸出，产生的氨水溶解于水，与磷酸反应，从而逐渐提高溶液的pH，从而使得磷酸铁逐渐析出，以复合材料为晶核，包裹在其外部形成核壳结构，由于本专利技术采用均相沉淀，在沉淀过程，pH会缓慢上升，使得过饱和度很低，异相成核过程从而容易形成核壳结构。本专利技术在催化分解得到复合材料的过程，以草酸盐为前驱体，先形成镍铝草酸盐沉淀，然后再在高温下在氢气气氛下，镍被还原为镍单质，铝盐分解为三氧化二铝。本专利技术的有益效果是：通过制备二氧化钛/C复合材料，然后以此为晶核，通过均相沉淀，形成以二氧化钛/C复合材料为核，以磷酸铁为壳的核壳结构，本专利技术掺杂的为二氧化钛/C复合材料，而非常规的二氧化钛，可以提高导电性，从而避免因为掺杂钛造成的粉末内阻升高，同时由于在前驱体掺杂钛，使得混合更加均匀，且操作方便。附图说明附图1为本专利技术实施例1的产品的SEM图。附图2为本专利技术实施例2的产品的SEM图。附图3为本专利技术实施例3的产品的SEM图。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，本实施例的一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，将钛酸丁酯加热成蒸汽后，通过高温反应器，在温度为500-650℃催化分解，得到的粉末经过旋风收尘后收集，得到二氧化钛/C复合材料，将复合材料加入纯水和表面活性剂，搅拌浆化，分散均匀，然后加入硫酸铁溶液，再加入磷酸溶液，使得溶液的pH维持在0.8-1.2，然后加入尿素，在温度为95-100℃搅拌反应至溶液的pH为2-2.5,停止反应，经过过滤、洗涤和烘干，得到核壳结构电池级无水磷酸铁。所述钛酸丁酯加热成蒸汽时的加热温度为310-350℃。高温反应器为管式反应器，其内部填充有催化剂，催化剂为圆柱状，圆柱的直径为0.1-0.5cm，高为0.5-1cm，催化剂组成为镍负载在氧化铝载体上，镍的含量为20-30%，氧化铝载体为70-80%。所述催化剂的制备为：将氯化铝和氯化镍混合均匀后，加入草酸铵，在pH为3-4的条件下搅拌反应1-3h，得到草酸铝和草酸镍的共沉淀，再经过过滤和洗涤后，在还原炉内氢气还原，还原温度为350-400℃，还原时间为5-7h，得到的粉末经过造粒压制得到催化剂。复合材料与加入的纯水和表面活性剂的质量比为1：3-4：0.05-0.1，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，加入的硫酸铁溶液的浓度为2-3mol/L，加入磷酸溶液的浓度为6-8mol/L。加入的复合材料中的钛与硫酸铁溶液中的铁的摩尔比为1:100-150。实施例1一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，将钛酸丁酯加热成蒸汽后，通过高温反应器，在温度为625℃催化分解，得到的粉末经过旋风收尘后收集，得到二氧化钛/C复合材料，所述钛酸丁酯加热成蒸汽时的加热温度为325℃。高温反应器为管式反应器，其内部填充有催化剂，催化剂为圆柱状，圆柱的直径为0.1-0.5cm，高为0.5-1cm，催化剂组成为镍负载在氧化铝载体上，镍的含量为25.2%，氧化铝载体为74.8%。所述催化剂的制备为：将氯化铝和氯化镍混合均匀后，加入草酸铵，在pH为3.5的条件下搅拌反应2h，得到草酸铝和草酸镍的共沉淀，再经过过滤和洗涤后，在还原炉内氢气还原，还原温度为385℃，还原时间为6h，得到的粉末经过造粒压制得到催化剂。得到催化剂的BET为2.7m2/g,松装密度为1.9Kg/L得到的二氧化钛/C复合材料的检测数据如下：指标BETCTiD10D50D90松装密度数值39.2m2/g46.7%27.8%0.56μm2.5μm8.45μm0.22g/mL...
【技术保护点】
1.一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，其特征在于，将钛酸丁酯加热成蒸汽后，通过高温反应器，在温度为500-650℃催化分解，得到的粉末经过旋风收尘后收集，得到二氧化钛/C复合材料，将复合材料加入纯水和表面活性剂，搅拌浆化，分散均匀，然后加入硫酸铁溶液，再加入磷酸溶液，使得溶液的pH维持在0.8-1.2，然后加入尿素，在温度为95-100℃搅拌反应至溶液的pH为2-2.5,停止反应，经过过滤、洗涤和烘干，得到核壳结构电池级无水磷酸铁。/n
【技术特征摘要】
1.一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，其特征在于，将钛酸丁酯加热成蒸汽后，通过高温反应器，在温度为500-650℃催化分解，得到的粉末经过旋风收尘后收集，得到二氧化钛/C复合材料，将复合材料加入纯水和表面活性剂，搅拌浆化，分散均匀，然后加入硫酸铁溶液，再加入磷酸溶液，使得溶液的pH维持在0.8-1.2，然后加入尿素，在温度为95-100℃搅拌反应至溶液的pH为2-2.5,停止反应，经过过滤、洗涤和烘干，得到核壳结构电池级无水磷酸铁。
2.根据权利要求1所述的一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，其特征在于：所述钛酸丁酯加热成蒸汽时的加热温度为310-350℃。
3.根据权利要求1所述的一种核壳结构电池级无水磷酸铁的制备方法，其特征在于：高温反应器为管式反应器，其内部填充有催化剂，催化剂为圆柱状，圆柱的直径为0.1-0.5cm，高为0.5-1cm，催化剂组成为镍负载在氧化铝载体上，镍的含...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘世琦，王琴，胡培，
申请(专利权)人：湖北万润新能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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