一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，包括以下步骤：将45

【技术实现步骤摘要】
一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法


[0001]本专利技术涉及磷酸铁锂正极材料
，具体涉及一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率小和环境兼容性好，在化石能源日益枯竭，环境恶化的当下，在减缓能源危机和抑制环境恶化中起着举足轻重的作用，锂电子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜组成，其中，正负极是活性物质，它是能量的载体，目前商业化的锂离子正极材料主要是以磷酸铁锂、三元材料(镍钴锰三元材料NCM、镍钴铝三元材料NCA)以及锰酸锂等为主，其中磷酸铁锂由于其价格低廉、没有毒性、环境友好，结构稳定和较高的理论比容量，从而引起了世界的广泛关注，相比于其它正极材料，磷酸铁锂动力电池在安全性能和循环寿命方面优势明显，其在电动汽车领域的应用快速增加。
[0003]中国专利文献CN110857216B中公开了一种电池级磷酸铁前驱体、磷酸铁锂及其制备方法与应用，该文献给出了中磷酸铁锂的制备，但是现有磷酸铁锂正极材料电阻率高，导致电池内阻增大，同时循环放电容量保持率差，很难使产品的电阻率、循环放电容量保持率协调改进，限制了产品的使用效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：将45
‑
55份片状石墨烯先送入到70
‑
80份质量分数2％的盐酸溶液中搅拌均匀，然后水洗、干燥，再送入到质子辐照箱内辐照处理，辐照功率为500
‑
800W，辐照时间为20
‑
30min，辐照结束，得到辐照石墨烯剂；
[0008]步骤二：将辐照石墨烯剂、掺杂硫酸钙晶须调节剂按照重量比3:1搅拌均匀，然后得到复配调节体；
[0009]步骤三：向磷酸铁锂初体中加入磷酸铁锂初体总量10
‑
15％的复配调节体，搅拌均匀，送入到球磨机中球磨处理，球磨转速为1000
‑
1500r/min，球磨时间为1
‑
2h，球磨结束，得到球磨复剂体；
[0010]在磷酸铁前驱体中加入去离子水、碳酸锂及葡萄糖与柠檬酸(按7：3摩尔比)混合碳源制得混合物，将混合物进行砂磨，砂磨粒度控制在450nm，砂磨后的混合物进行喷雾干燥，然后将干燥料置于氮气气氛中以650℃，高温煅烧10h，得到磷酸铁锂；
[0011]采用磷酸铁制备磷酸铁锂初体，制备中参考中国专利文献CN110857216B文献进行制备，磷酸铁锂初体的制备为现有技术；
[0012]步骤四：球磨复剂体再送入到3
‑
5倍的改性复调液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥；
[0013]步骤五：最后再热温循环改进处理，即可得到本专利技术的磷酸铁锂正极材料。
[0014]优选地，所述掺杂硫酸钙晶须调节剂的制备方法为：
[0015]S01：将硫酸钙晶须按照重量比1:3送入到硝酸溶液中，于55
‑
65℃下搅拌45
‑
55min，搅拌转速为350
‑
450r/min，搅拌结束、水洗、干燥，得到预处理的硫酸钙晶须；
[0016]S02：将1
‑
3份亚甲基双萘磺酸钠、2
‑
5份聚苯胺加入到10
‑
20份乙醇溶剂中，随后加入0.25
‑
0.35份氧化钐、0.1
‑
0.4份羟基乙酸，搅拌均匀，得到调配液；
[0017]S03：将预处理的硫酸钙晶须加入到3
‑
5倍的调配液中，超声分散处理10
‑
20min，超声400
‑
500W，超声结束，水洗、干燥，得到掺杂硫酸钙晶须调节剂。
[0018]优选地，所述硝酸溶液的浓度为1
‑
1.5mol/L。
[0019]优选地，所述步骤四搅拌改性处理的搅拌温度为42
‑
46℃，搅拌反应35
‑
40min，搅拌转速为550
‑
650r/min。
[0020]优选地，所述改性复调液的制备方法为：
[0021]S01：将5
‑
9份质量分数5％的柠檬酸水溶液、1
‑
3份硅溶胶和1
‑
2份十六烷基三甲基溴化铵搅拌混合，得到改性液；
[0022]S02：向纳米氧化锌中加入纳米氧化锌总量10
‑
20％的改性液，然后于1000
‑
1200r/min的转速下球磨1
‑
2h，球磨结束，水洗、干燥，得到调节型纳米氧化锌；
[0023]S03：3
‑
6份调节型纳米氧化锌送入到10
‑
15份去离子水中搅拌均匀，然后加入1
‑
2份质量分数5％的多巴胺溶液、0.45
‑
0.55份硫酸镧和0.2
‑
0.3份磷酸缓冲溶液，搅拌均匀，得到纳米氧化锌配调液；
[0024]S04：将5
‑
7份配调剂送入到S03的纳米氧化锌配调液中搅拌充分，得到改性复调液。
[0025]优选地，所述磷酸缓冲溶液的pH值为5.0
‑
5.5。
[0026]优选地，所述配调剂的制备方法为：
[0027]将3
‑
5份硅酸钠加入到10
‑
15份水中，加热至60
‑
80℃，搅拌均匀配置成硅酸钠水溶液；然后将3
‑
6份纳米膨润土置于10
‑
15份壳聚糖水溶液中，随后加入1
‑
2份硅烷偶联剂KH560和0.15
‑
0.35份的硅酸钠水溶液，搅拌充分，水洗、干燥，得到配调剂。
[0028]优选地，所述壳聚糖水溶液的质量分数为6
‑
8％。
[0029]优选地，所述热温循环改进处理的具体步骤为：
[0030]先以75
‑
85℃的温度热反应10
‑
20min；然后以1
‑
3℃/min的速率升温至130
‑
140℃，保温5
‑
10min，随后以2
‑
4℃/min的速率冷却至40
‑
45℃，得到保温产物；
[0031]保温产物再于保温产物总量6
‑
8倍的质量分数5％的壳聚糖水溶液中搅拌分散均匀，水洗、干燥，最后热压处理，即可。
[0032]优选地，所述热压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将45
‑
55份片状石墨烯先送入到70
‑
80份质量分数2％的盐酸溶液中搅拌均匀，然后水洗、干燥，再送入到质子辐照箱内辐照处理，辐照功率为500
‑
800W，辐照时间为20
‑
30min，辐照结束，得到辐照石墨烯剂；步骤二：将辐照石墨烯剂、掺杂硫酸钙晶须调节剂按照重量比3:1搅拌均匀，然后得到复配调节体；步骤三：在磷酸铁中加入去离子水、碳酸锂及葡萄糖与柠檬酸，按7：3摩尔比，混合碳源制得混合物，将混合物进行砂磨，砂磨粒度控制在450nm，砂磨后的混合物进行喷雾干燥，然后将干燥料置于氮气气氛中以650℃，高温煅烧10h，得到磷酸铁锂初体；向磷酸铁锂初体中加入磷酸铁锂初体总量10
‑
15％的复配调节体，搅拌均匀，送入到球磨机中球磨处理，球磨转速为1000
‑
1500r/min，球磨时间为1
‑
2h，球磨结束，得到球磨复剂体；步骤四：球磨复剂体再送入到3
‑
5倍的改性复调液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥；步骤五：最后再热温循环改进处理，即可得到本发明的磷酸铁锂正极材料。2.根据权利要求1所述的一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述掺杂硫酸钙晶须调节剂的制备方法为：S01：将硫酸钙晶须按照重量比1:3送入到硝酸溶液中，于55
‑
65℃下搅拌45
‑
55min，搅拌转速为350
‑
450r/min，搅拌结束、水洗、干燥，得到预处理的硫酸钙晶须；S02：将1
‑
3份亚甲基双萘磺酸钠、2
‑
5份聚苯胺加入到10
‑
20份乙醇溶剂中，随后加入0.25
‑
0.35份氧化钐、0.1
‑
0.4份羟基乙酸，搅拌均匀，得到调配液；S03：将预处理的硫酸钙晶须加入到3
‑
5倍的调配液中，超声分散处理10
‑
20min，超声400
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500W，超声结束，水洗、干燥，得到掺杂硫酸钙晶须调节剂。3.根据权利要求2所述的一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述硝酸溶液的浓度为1
‑
1.5mol/L。4.根据权利要求1所述的一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述步骤四搅拌改性处理的搅拌温度为42
‑
46℃，搅拌反应35
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40min，搅拌转速为550
‑
650r/min。5.根据权利要求1所述的一种利用磷酸铁制备磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述改性复调液的制备方法为：S01：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇，覃愿，蔡敏婷，龙天成，何宇莹，陈李萍，
申请(专利权)人：广西金茂钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：