一种高压实高容量低成本磷酸铁锂的制备方法技术

本发明专利技术属于锂电池正极材料技术领域，公开了一种高压实高容量低成本磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：(1)将铁源、磷源、锂源混合成悬浊液A，缓慢加入氢氧化钠溶液，调整PH值，得到悬浊液B；(2)将悬浊液B洗涤过滤，得到滤饼C；(3)将滤饼C加入有机碳源、掺杂剂和去离子水，经过球磨和湿法砂磨，得到浆料D；(4)将浆料D进行干燥、烧结、粉碎，得到高压实高容量低成本磷酸铁锂。本发明专利技术所制高压实高容量低成本磷酸铁锂材料具有更高的压实、容量和更低的成本。容量和更低的成本。容量和更低的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高压实高容量低成本磷酸铁锂的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池正极材料
，具体涉及一种高压实高容量低成本磷酸铁锂的制备方法。

技术介绍

[0002]橄榄石结构的磷酸铁锂材料具有较高的理论容量170mAh/g和较高的放电电压3.4V，充放电过程中锂离子脱嵌对其固体结构影响很小，循环寿命长，且资源丰富、价格低廉、对环境污染小、化学稳定性好等优点，被认为是最具有应用开发价值的锂离子电池正极材料之一。
[0003]但是磷酸铁锂材料也存在成本和容量上的不足，用于三元电池材料的钴、镍等金属价格冲高回落，进而带动三元前驱体和三元正极材料价格下降，而用于制造磷酸铁锂的原材料碳酸锂、磷酸铁等材料由于供应紧张，导致磷酸铁锂材料价格上涨，增加生产成本；磷酸铁锂材料纳米化以后压实密度更低，低压实密度必然会降低动力电池的能量密度；工业化大规模生产中二价Fe容易氧化生成三价Fe或者过度还原生成单质Fe从而在烧结过程中引入杂质，而杂项的存在必然恶化电化学性能。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种高压实高容量低成本磷酸铁锂。所述高压实高容量低成本磷酸铁锂材料具有更高的压实、容量和更低的成本。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种高压实高容量低成本磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将铁源、磷源、锂源混合成悬浊液A，缓慢加入氢氧化钠溶液，调整PH值，得到悬浊液B；
[0008](2)将步骤(1)中所得悬浊液B洗涤过滤，得到滤饼C；
[0009](3)将步骤(2)中所得滤饼C加入有机碳源、掺杂剂和去离子水，经过球磨和湿法砂磨，得到浆料D；
[0010](4)将步骤(3)中所得浆料D进行干燥、烧结、粉碎，得到高压实高容量低成本磷酸铁锂。
[0011]优选的，步骤(1)中，所述铁源为磷酸亚铁，磷酸亚铁的摩尔比Fe/P＝1.43～1.46；所述磷源为选自磷酸三钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸中的一种或多种；所述锂源为氢氧化锂；所述悬浊液A的摩尔比Li/P＝1～1.05；PH值范围为10～13。
[0012]优选的，步骤(2)中，滤饼C中的杂质Na＜200ppm。
[0013]优选的，步骤(3)中，所述有机碳源为选自葡萄糖、PEG、蔗糖、淀粉和柠檬酸中的一种或多种；所述掺杂剂为选自二氧化钛、偏钒酸铵、五氧化二铌中的一种或多种，加入的量为所述滤饼C质量的0～0.1wt％；有机碳源加入量按照磷酸铁锂中碳含量为0.8～1.5wt％的比例添加。
[0014]优选的，步骤(3)中，所述球磨在球磨机中进行，浆料D的粒度D50＝0.30～0.55um，固含量＝35～45wt％。
[0015]优选的，步骤(4)中，所述干燥方式为选自喷雾干燥、鼓风干燥、真空干燥中的一种；
[0016]更优选的，所述喷雾干燥的气氛为选自氮气、氩气和氦气中的一种或多种；控制喷雾干燥的进风温度为180～220℃，出风温度为90～110℃。
[0017]优选的，步骤(4)中，所述烧结在箱式炉中进行，烧结气氛为选自氮气、氩气和氦气中的一种或多种，烧结温度为750～790℃，升温速率为2℃/mi2，烧结时间为8～15h；控制高压实高容量低成本磷酸铁锂粒度D10>0.3um，D50＝0.8～1.3um，D90<5um，D100<10um。
[0018]本专利技术还要求保护所述方法制备得到的一种高压实高容量低成本磷酸铁锂。
[0019]本专利技术还要求保护所述高压实高容量低成本磷酸铁锂在锂电池正极材料
中的应用。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]1、通过共沉淀法将锂源和磷源结合，调整合适的PH值，沉淀合成颗粒细小的磷酸锂包覆在磷酸亚铁表面，充分让锂源、铁源和磷源混合均匀，合成的磷酸铁锂材料颗粒大小均一，颗粒相貌圆润。
[0022]2、直接使用磷酸亚铁和颗粒细小的磷酸锂为主成分的浆料，不需要闪蒸、干燥、粉碎、过筛、烧结、再粉碎等复杂工艺，减少了过程上杂质的引入，抑制烧结过程中二价铁的氧化从而不生成副产物；有机碳源在氮气气氛中可以提供还原性气体，降低磷酸铁锂中三价铁的含量，还可以提供包覆碳，进一步提高磷酸铁锂材料的导电性和容量。
[0023]3、本专利技术通过磷酸亚铁原材料，再通过氢氧化锂与磷酸三钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸作为补充液相磷源，进行反应生成磷酸锂，原材料上不使用价格昂贵的磷酸铁和碳酸锂，进一步降低原材料的成本。
附图说明
[0024]图1是实施例1中自制磷酸亚铁的SEM图谱；
[0025]图2是实施例1中自制磷酸亚铁的XRD图谱；
[0026]图3是实施例1中磷酸锂包覆磷酸亚铁的SEM图谱；
[0027]图4是实施例1中磷酸锂包覆磷酸亚铁的XRD图谱；
[0028]图5是实施例1中制备的磷酸铁锂材料的SEM谱图；
[0029]图6是实施例2中制备的磷酸铁锂材料的SEM谱图；
[0030]图7是实施例3中制备的磷酸铁锂材料的SEM谱图；
[0031]图8是实施例4中制备的磷酸铁锂材料的SEM谱图；
[0032]图9是对比例1中制备的磷酸铁锂材料的SEM谱图；
[0033]图10是对比例2中制备的磷酸铁锂材料的SEM谱图；
[0034]图11是实施例1中制备的磷酸铁锂材料的XRD谱图；
[0035]图12为实施例1中所得一种高压实高容量低成本磷酸铁锂材料制备样品的扣电半电池充放电曲线；
[0036]图13为实施例2中所得一种高压实高容量低成本磷酸铁锂材料制备样品的扣电半
电池充放电曲线；
[0037]图14为实施例3中所得一种高压实高容量低成本磷酸铁锂材料制备样品的扣电半电池充放电曲线；
[0038]图15为实施例4中所得一种高压实高容量低成本磷酸铁锂材料制备样品的扣电半电池充放电曲线；
[0039]图16为对比例1中所得磷酸铁锂材料制备样品的扣电半电池充放电曲线；
[0040]图17为对比例2中所得磷酸铁锂材料制备样品的扣电半电池充放电曲线。
具体实施方式
[0041]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0042]本专利技术中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。
[0043]如无特殊说明外，本专利技术中的化学试剂和材料均通过市场途径购买或通过市场途径购买的原料合成。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压实高容量低成本磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铁源、磷源、锂源混合成悬浊液A，缓慢加入氢氧化钠溶液，调整PH值，得到悬浊液B；(2)将步骤(1)中所得悬浊液B洗涤过滤，得到滤饼C；(3)将步骤(2)中所得滤饼C加入有机碳源、掺杂剂和去离子水，经过球磨和湿法砂磨，得到浆料D；(4)将步骤(3)中所得浆料D进行干燥、烧结、粉碎，得到所述高压实高容量低成本磷酸铁锂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铁源为磷酸亚铁，磷酸亚铁的摩尔比Fe/P＝1.43～1.46；所述磷源为选自磷酸三钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸中的一种或多种；所述锂源为氢氧化锂；所述悬浊液A的摩尔比Li/P＝1～1.05；PH值范围为10～13。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，滤饼C中的杂质Na＜200ppm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述有机碳源为选自葡萄糖、PEG、蔗糖、淀粉和柠檬酸中的一种或多种，有机碳源加入量按照磷酸铁锂中碳含量为0.8～1.5wt％的比例添加；所述掺杂剂为选自二氧化钛、偏钒酸铵、五氧化二铌中的一种或多种，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨吉，魏义华，孙杰，何中林，何健豪，王斌，王小婷，王晓，陈雨薇，蒋晓涵，王育，石杏贵，王珏，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：