一种硼酸铁锂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种硼酸铁锂的制备方法。将硼酸和醋酸溶解于甘油中，然后加入铁粉，搅拌反应至无气泡产生，再加入醋酸锂，搅拌溶解，得到浆料；将浆料放入到高压反应釜内反应得到反应料；将反应料冷却泄压，取出后经过过滤，得到，得到滤液和滤渣，将滤渣经过醋酸洗涤后，得到洗涤滤渣，洗涤滤渣烘干，得到烘干滤渣；将烘干滤渣经过加入钛酸丁酯，然后搅拌分散，得到的浆料加入纯水，继续搅拌反应,过滤，得到包覆滤渣；将包覆滤渣经过烘干后，得到烘干料，将烘干料在惰性气氛下煅烧，管道输送至恒温恒湿间，在恒温恒湿间筛分和真空包装，即得。本发明专利技术的一种硼酸铁锂的制备方法，可以得到一次颗粒小，BET大，分散性高的硼酸铁锂。

【技术实现步骤摘要】
一种硼酸铁锂的制备方法
本专利技术涉及一种硼酸铁锂的制备方法，属于新能源电池材料领域。
技术介绍
硼酸铁锂(LiFeBO3)作为高容量锂电池阴极材料，理论比容量为220mAh/g,磷酸铁锂理论比容量仅为170mAh/g，更好导电性，极小体积变化率(～2％)。从结构来说，硼酸根(BO3)比(PO4)摩尔质量小(58.8<95)，且硼酸铁锂结构能够同时提供锂离子导电和电子导电。制备这一材料需要十分谨慎，因为一旦和湿气接触，这一材料电化学性能将会快速变差。目前常规的方法得到的产品比表面积大，容易吸收湿气和氧气而导致产品性能下降。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种硼酸铁锂的制备方法，制备得到球型颗粒，且表面光滑，包覆有钛的化合物，产品的BET≤8m2/g,产品稳定性好，倍率性能优异。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：本专利技术的一种硼酸铁锂的制备方法，其为以下步骤：(1)将硼酸和醋酸溶解于甘油中，然后加入铁粉，升温至温度为50-70℃，搅拌反应至无气泡产生，搅拌速度为100-300r/min，再加入醋酸锂，搅拌溶解，得到浆料；(2)将步骤(1)得到的浆料放入到高压反应釜内，在温度为250-350℃下、压力为3-5个大气压下搅拌反应5-9h，得到反应料；(3)将步骤(2)得到的反应料冷却泄压，取出后经过过滤，得到，得到滤液和滤渣，将滤渣经过醋酸洗涤后，得到洗涤滤渣，洗涤滤渣烘干，得到烘干滤渣；(4)将烘干滤渣经过加入钛酸丁酯，然后搅拌分散，得到的浆料加入纯水，加入纯水的时间为30-60min，然后继续搅拌反应10-30min,过滤，得到包覆滤渣；(5)将包覆滤渣经过烘干后，得到烘干料，将烘干料在惰性气氛下，400-500℃下煅烧5-8h，冷却至物料温度≤80℃后，管道输送至恒温恒湿间，在恒温恒湿间筛分和真空包装，即得。硼酸、醋酸、甘油、铁粉、醋酸锂和钛酸丁酯的摩尔比为1:0.98-1：5-10：0.99-1:1.01-1.03:0.02-0.05。所述步骤(2)搅拌速度为200-300r/min。所述步骤(3)中滤液和洗涤滤渣得到的洗涤液混合后，经过分馏，收集110-120℃的馏分，得到乙酸，剩余的物质为甘油，返回使用，烘干采用真空干燥，真空干燥的温度为40-70℃。所述步骤(4)中钛酸丁酯加入甘油溶解后，再加入烘干滤渣，钛酸丁酯与加入的甘油的体积比为1:20-50，过滤包覆滤渣得到的滤液经过蒸馏，收集110-120℃的馏分，得到正丁醇，蒸馏后的物质为甘油。所述步骤(4)中搅拌分散的搅拌速度为250-350r/min，加入的钛酸丁酯与加入的纯水的摩尔比为1:4.05-4.1，加入纯水时的温度为40-60℃。所述步骤(5)中包覆滤渣烘干过程采用真空烘干，真空烘干的温度为40-70℃。所述步骤(5)惰性气氛为氮气、氩气、二氧化碳中的至少一种，通入惰性气氛使得煅烧炉内的氧气体积浓度低于10ppm，恒温恒湿间的温度≤25℃，湿度≤10％，筛分采用200目超声波振动筛。本专利技术类似水热反应，但是本专利技术在有机体系中高温高压液相反应，得到硼酸铁锂，在有机体系中，由于有机相的分散作用(甘油)，同时由于有机物的极性小于水相，可以得到分散性更好的球形颗粒，同时有机体系可以在较低的压力下实现高温，因为水的沸点为100℃，甘油的沸点290℃，同时也避免废水的产生，甘油和反应生成产物均可以回收再利用，且回收再利用的成本降低。本专利技术通过有机相中的反应，得到球形颗粒、分散性好的硼酸铁锂，但是结晶度低，然后加入钛酸丁酯，通过水解，产生得到氢氧化钛，其包覆在硼酸铁锂，然后再惰性气氛下煅烧，提高结晶度，同时在高温下，使得硼酸铁锂的表面更加光滑，进一步降低了产品的BET，使得其稳定性更好，容量更高。本专利技术通过磷酸铁锂/C/硼化铁的包覆，即可以提高导电性，降低粉末内阻，同时，又可以降低BET，提高产品的稳定性。本专利技术制备的硼酸铁锂的0.1C放电容量≥195mAh/g，达到了NCM622的水平，但是价格却低于NCM622的价格的60％，具有显著的优势。同时，通过本专利技术制备的产品的稳定性很好，非常具有产业化前景。同时本专利技术为高球形度的产品，加工性能特别优异，在制备电池过程，匀浆过程可以大大提高固含量，固含量可以达到80％以上，相比较常规的磷酸铁锂材料60％的固含量，可以大大提高效率。本专利技术的产品的一次粒径为片条状，倍率性能特别优异。本专利技术无废水产生，得到的有机物通过简单的蒸馏就可以回收，得到乙酸、正丁醇、甘油等，回收价值高，设备简单。本专利技术的有益效果是：制备得到球型颗粒，且表面光滑，包覆有钛的化合物，产品的BET≤8m2/g,产品稳定性好，倍率性能优异。附图说明附图1为本专利技术实施例1得到的产品的SEM。附图2为本专利技术实施例2得到的产品的SEM。附图3为本专利技术实施例3得到的产品的SEM。附图4为本专利技术实施例1有机体系高温合成得到的中间品的SEM。附图5为本专利技术实施例2有机体系高温合成得到的中间品的SEM。附图6为本专利技术实施例3有机体系高温合成得到的中间品的SEM。具体实施方式以下将结合具体实施例和附图对本专利技术进行详细说明，本实施例的一种硼酸铁锂的制备方法，其为以下步骤：(1)将硼酸和醋酸溶解于甘油中，然后加入铁粉，升温至温度为50-70℃，搅拌反应至无气泡产生，搅拌速度为100-300r/min，再加入醋酸锂，搅拌溶解，得到浆料；(2)将步骤(1)得到的浆料放入到高压反应釜内，在温度为250-350℃下、压力为3-5个大气压下搅拌反应5-9h，得到反应料；(3)将步骤(2)得到的反应料冷却泄压，取出后经过过滤，得到，得到滤液和滤渣，将滤渣经过醋酸洗涤后，得到洗涤滤渣，洗涤滤渣烘干，得到烘干滤渣；(4)将烘干滤渣经过加入钛酸丁酯，然后搅拌分散，得到的浆料加入纯水，加入纯水的时间为30-60min，然后继续搅拌反应10-30min,过滤，得到包覆滤渣；(5)将包覆滤渣经过烘干后，得到烘干料，将烘干料在惰性气氛下，400-500℃下煅烧5-8h，冷却至物料温度≤80℃后，管道输送至恒温恒湿间，在恒温恒湿间筛分和真空包装，即得。硼酸、醋酸、甘油、铁粉、醋酸锂和钛酸丁酯的摩尔比为1:0.98-1：5-10：0.99-1:1.01-1.03:0.02-0.05。所述步骤(2)搅拌速度为200-300r/min。所述步骤(3)中滤液和洗涤滤渣得到的洗涤液混合后，经过分馏，收集110-120℃的馏分，得到乙酸，剩余的物质为甘油，返回使用，烘干采用真空干燥，真空干燥的温度为40-70℃。所述步骤(4)中钛酸丁酯加入甘油溶解后，再加入烘干滤渣，钛酸丁酯与加入的甘油的体积比为1:20-50，过滤包覆滤渣得到的滤液经过蒸馏，收集110-120℃的馏分，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼酸铁锂的制备方法，其特征在于，为以下步骤：/n(1)将硼酸和醋酸溶解于甘油中，然后加入铁粉，升温至温度为50-70℃，搅拌反应至无气泡产生，搅拌速度为100-300r/min，再加入醋酸锂，搅拌溶解，得到浆料；/n(2)将步骤(1)得到的浆料放入到高压反应釜内，在温度为250-350℃下、压力为3-5个大气压下搅拌反应5-9h，得到反应料；/n(3)将步骤(2)得到的反应料冷却泄压，取出后经过过滤，得到，得到滤液和滤渣，将滤渣经过醋酸洗涤后，得到洗涤滤渣，洗涤滤渣烘干，得到烘干滤渣；/n(4)将烘干滤渣经过加入钛酸丁酯，然后搅拌分散，得到的浆料加入纯水，加入纯水的时间为30-60min，然后继续搅拌反应10-30min,过滤，得到包覆滤渣；/n(5)将包覆滤渣经过烘干后，得到烘干料，将烘干料在惰性气氛下，400-500℃下煅烧5-8h，冷却至物料温度≤80℃后，管道输送至恒温恒湿间，在恒温恒湿间筛分和真空包装，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种硼酸铁锂的制备方法，其特征在于，为以下步骤：
(1)将硼酸和醋酸溶解于甘油中，然后加入铁粉，升温至温度为50-70℃，搅拌反应至无气泡产生，搅拌速度为100-300r/min，再加入醋酸锂，搅拌溶解，得到浆料；
(2)将步骤(1)得到的浆料放入到高压反应釜内，在温度为250-350℃下、压力为3-5个大气压下搅拌反应5-9h，得到反应料；
(3)将步骤(2)得到的反应料冷却泄压，取出后经过过滤，得到，得到滤液和滤渣，将滤渣经过醋酸洗涤后，得到洗涤滤渣，洗涤滤渣烘干，得到烘干滤渣；
(4)将烘干滤渣经过加入钛酸丁酯，然后搅拌分散，得到的浆料加入纯水，加入纯水的时间为30-60min，然后继续搅拌反应10-30min,过滤，得到包覆滤渣；
(5)将包覆滤渣经过烘干后，得到烘干料，将烘干料在惰性气氛下，400-500℃下煅烧5-8h，冷却至物料温度≤80℃后，管道输送至恒温恒湿间，在恒温恒湿间筛分和真空包装，即得。


2.根据权利要求1所述的一种硼酸铁锂的制备方法，其特征在于：硼酸、醋酸、甘油、铁粉、醋酸锂和钛酸丁酯的摩尔比为1:0.98-1：5-10：0.99-1:1.01-1.03:0.02-0.05。


3.根据权利要求1所述的一种硼酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)搅拌速度为200-300r/m...

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