一种微米级球形ＬｉＦｅＰＯ↓［４］的制备方法，属于锂电池材料科学技术领域和电化学技术领域。本发明专利技术的方法是分别配制硫酸亚铁溶液、磷酸氢二铵和柠檬酸铵的混合溶液，在搅拌下将硫酸亚铁溶液滴加到磷酸氢二铵和柠檬酸铵的混合溶液中，当反应液呈乳白色停止滴加，反应一定时间后经离心、洗涤得到粒径细小的（ＮＨ↓［４］）ＦｅＰＯ↓［４］。将等摩尔的（ＮＨ↓［４］）ＦｅＰＯ↓［４］和ＬｉＯＨ加入到甲基纤维素水溶液中，超声分散形成分散体。将液体石蜡与Ｓｐａｎ－８０按一定比例混合均匀，并在搅拌下将分散体滴加到上述油相中，高速搅拌均匀后将反应物转入恒温水浴中缓慢蒸发球体中水分３～５ｈ，抽滤、洗涤、干燥得到球形颗粒。将以上球形颗粒高温焙烧即得５～１０μｍ的球形ＬｉＦｅＰＯ↓［４］材料。本发明专利技术制备的微米级球形ＬｉＦｅＰＯ↓［４］振实密度为１．５５ｇ／ｃｍ↑［３］，稳定放电比容量达１６３ｍＡｈ／ｇ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于制备微米级球形LiFeP04的制备方法，属于锂电池材料科学技术 领域和电化学
技术介绍
长期使用以煤、石油、天然气三大主要能源为代表的化石燃料，使得能源结构不合 理，环境污染严重，特别是随着三大主要能源储量的日益减少，以及由此引发的全球变暖 和生态环境恶化受到越来越多的关注。因此，要保持人类社会的可持续发展，能源和环境 是21世纪必须面对的两个严峻问题，而开发清洁可再生的新能源是今后世界经济中最具 决定性影响的
之一。在能源开发中，充分利用自然力如风能、潮汐能、太阳能等 具有重要意义，由于这些能源的作用不连续，要解决大规模利用这些自然能，需要有与之 配套的能量储存器。能源的储存与转化在充分利用地球资源、改善人类现有及未来的生存环境等方面起 着重要的作用，作为能源的储存与转化的一种重要方式——化学电源在人们闩常生活生产 中已得到广泛的应用。电池，作为一种将化学能直接转变为电能的装置，在国民经济和国 防工业中的地位十分重要。近年来，电子信息技术的飞速发展使得电子仪器设备小型化， 从而对移动电源的需求快速增长，同时也对移动电源提出了更高的要求。此外，电动汽车 因成为21世纪汽油驱动汽车潜在的替代者而倍受关注，而移动电源系统是电动汽车发展 的关键部件。因此，低成本、对环境无公害的高比能量电池成为移动电源产业发展的重点 内容。锂离子电池正是为适应这种需求趋势而诞生的时代产物，且自问世以来发展速度极 快。锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔膜、正负极材料等，相对负极而言，作为 锂离子电池锂源的正极材料研究较为滞后，成为制约锂离子电池整体性能进一步提高的关 键因素。而目前研究最多的几种正极材料LiCo02、 LiNi02、 LiMn204等均存在着不同的缺点而难以满足动力电池的需要。1997年，Goodenough等报道了一种新型的橄榄石型结构的LiFeP04用于锂离子电池 正极材料。它具有较高的理论容量，良好的循环性能，丰富的原料来源，低廉的成本，良 好的安全性能以及对环境友好等特性。然而，LiFeP04的缺点是电子电导率低、锂离子迁 移速度低、密度小，不适于制作大功率锂离子电池。目前，为解决LiFeP04室温下电子导 电性差的问题所做的研究工作较多，如在LiFeP04中分散或包覆导电碳、掺杂金属粒子或 金属离子等，并取得了较大进展；然而，LiFeP04的密度小的问题尚无好的解决办法。球 形化是提高材料密度的有效手段，因此微米级球形LiFeP04的制备具有重要意义。本专利技术的目的是提出一种微米级球形LiFeP()4的制备方法，以解决其振实密度小的问 题从而满足动力电池的需要。 本专利技术的技术方案如下-一种制备微米级球形LiFeP04材料的方法，其特征在于，该方法按如下歩骤进行1) 用除氧的去离子水分别配制浓度为1.() 2.5mol/L的磷酸氢二铵溶液、1.0 2.5mol/L的硫酸亚铁与柠檬酸铵的摩尔比为1: l的混合溶液；在氮气保护下以硫酸亚铁 与柠檬酸铵混合溶液作底液、控制温度30 8(TC，边搅拌边用恒流泵滴加磷酸氢二铵溶 液，当反应液变乳白时停止滴加，反应10 50分钟，离心分离出产物，并用二次蒸馏水 洗涤至清液无色，即得到(NH4)FeP04;2) 将歩骤1)中得到的(NH4)FeP04加入到浓度为1 5wtc/。的甲基纤维素水溶液中， 然后加入与(NH4)FeP04等摩尔的LiOH，超声波分散5 15min，形成(NH4)FeP04含量为 10 30wt"M)的分散体；3) 将Span-80与液体石蜡按1 15: 100的质量比混合后放入容器中，搅拌均匀形成 油相，并在搅拌下按分散体与油相1 10: 100的质量比将歩骤2)中得到的分散体滴加 到上述油相中，以700 900r/min的速度搅拌20 40 min,将容器转入30 50'C的恒温水 浴中，在150 250r/min搅拌下蒸发球体中水分3 5h，然后用0.22pm超滤膜抽滤分离出 产物，经过洗涤、干燥，得到由(NH4)FeP04、 LiOH和甲基纤维素构成的球形颗粒；4) 将歩骤3)中的球形颗粒在Ar和H2混合气氛下700 900。C焙烧10 24h，即获 得所述的微米级球形LiFeP04材料。歩骤3)中所述的洗涤，是用正己烷洗涤三次、丙酮洗一次。 步骤3)中所述的干燥，是在70 90'C下真空干燥10 15h。 步骤4)中所述的Ar和H2混合气氛体积比例为95% Ar和5°/。 H2。 利用本专利技术的方法得到的微米级球形LiFeP04，振实密度为1.55g/cm3。本专利技术制得 的微米级LiFeP04采用扫描电镜(SEM)观察其形貌，测试结果表明本专利技术制备的LiFeP04 颗粒球形度良好，粒径为5 10pm (见图l); X射线衍射(XRD)分析表明本专利技术制备 的产物为纯度较高的LiFeP04，见图2。电化学性能测试结果表明本专利技术制备的球形 LiFePO4在0.1C的稳定放电比容量达163mAh/g(见图3)。可见,本专利技术制备的球形LiFePO4具有较高的振实密度和放电比容量。 附图说明图1为实施例2中的产物LiFeP04球形颗粒形貌分析的扫描电镜(SEM)照片。 图2为实施例2中的产物对球形LiFeP04物相分析的XRD图谱。图3为实施例2中的产物球形LiFeP04在0.1C的循环性能曲线。具体实施方式 实施例1:用除氧的去离子水分别配制浓度为1.0mol/L的磷酸氢二铵溶液、1.0mol/L的硫酸亚 铁与柠檬酸铵摩尔比为l: 1的混合溶液；在氮气保护下以硫酸亚铁与拧檬酸铵混合溶液 作底液、控制温度3(TC，边搅拌边用恒流泵滴加磷酸氢二铵溶液，当反应液变乳白时停 止滴加，反应10分钟，离心分离出产物，并用二次蒸馏水洗涤至清液无色，即得到 (NH4)FeP04。将(NH4)FeP04加入到浓度为lwt。/。的甲基纤维素水溶液中，然后加入与 (NH4)FeP04等摩尔的LiOH，超声波分散5min形成(NH4)FeP04含量为10wt。/。的分散体。 将Span-80与液体石蜡按l: 100的质量比混合后放入容器中，搅拌均匀形成油相，并在 搅拌下按分散体与油相l: 100的比例将分散体滴加到上述油相中，以700 r/min的速度搅 拌20min，将容器转入30'C的恒温水浴中，以150r/min的速度搅拌、缓慢蒸发球体中水 分5h，然后用0.22pm超滤膜抽滤分离出产物，用正己烷洗涤三次、丙酮洗一次后，70°C 下真空干燥10h，得到由(NH4)FeP04、 LiOH和甲基纤维素构成的球形颗粒。将以上球形 颗粒在95vt% Ar和5vt% H2混合气氛下70(TC焙烧10h，即获得粒径5 10|im球形LiFeP04 材料。该材料的振实密度为1.56g/cm3，稳定放电比容量达163.5mAh/g。实施例2:用除氧的去离子水分别配制浓度为1.75mol/L的磷酸氢二铵溶液、1.75mol/L的硫酸 亚铁与柠檬酸铵摩尔比为1: l的混合溶液；在氮气保护下以硫酸亚铁与拧檬酸铵混合溶 液作底液、控制温度55'C，边搅拌边用恒流泵滴加磷酸氢二铵溶液，当反应液变乳白时 停止滴加，反应30分钟，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备微米级球形ＬｉＦｅＰＯ↓［４］材料的方法，其特征在于，该方法按如下步骤进行： １）用除氧的去离子水分别配制浓度为１．０～２．５ｍｏｌ／Ｌ的磷酸氢二铵溶液、１．０～２．５ｍｏｌ／Ｌ的硫酸亚铁与柠檬酸铵的摩尔比为１∶１的混合溶液；在氮气保护下以硫酸亚铁与柠檬酸铵混合溶液作底液、控制温度３０～８０℃，边搅拌边用恒流泵滴加磷酸氢二铵溶液，当反应液变乳白时停止滴加，反应１０～５０分钟，离心分离出产物，并用二次蒸馏水洗涤至清液无色，即得到颗粒细小的（ＮＨ↓［４］）ＦｅＰＯ↓［４］； ２）将步骤１）中得到的（ＮＨ↓［４］）ＦｅＰＯ↓［４］加入到浓度为１～５ｗｔ％的甲基纤维素水溶液中，然后加入与（ＮＨ↓［４］）ＦｅＰＯ↓［４］等摩尔的ＬｉＯＨ，超声波分散５～１５ｍｉｎ，形成（ＮＨ↓［４］）ＦｅＰＯ↓［４］含量为１０～３０ｗｔ％的分散体； ３）将Ｓｐａｎ－８０与液体石蜡按１～１５∶１００的质量比混合后放入容器中，搅拌均匀形成油相，并在搅拌下按分散体与油相１～１０∶１００的质量比将步骤２）中得到的分散体滴加到上述油相中，以７００～９００ｒ／ｍｉｎ的速度搅拌２０～４０ｍｉｎ，将容器转入３０～５０℃的恒温水浴中，在１５０～２５０ｒ／ｍｉｎ搅拌下蒸发球体中水分３～５ｈ，然后用０．２２μｍ超滤膜抽滤分离出产物，经过洗涤、干燥，得到由（ＮＨ↓［４］）ＦｅＰＯ↓［４］、ＬｉＯＨ和甲基纤维素构成的球形颗粒；４）将步骤３）中的球形颗粒在Ａｒ和Ｈ↓［２］混合气氛下７００～９００℃焙烧１０～２４ｈ，即获得所述的微米级球形ＬｉＦｅＰＯ↓［４］材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于春洋，杨宏伟，刘晓宇，
申请(专利权)人：北京联合大学生物化学工程学院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。