一种磷酸铁锂的制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种磷酸铁锂的制备方法。磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：含有磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁的混合溶液反应并进行第一研磨后得到浆料；浆料、锂源、碳源和掺杂剂的混合物料依次经第二研磨、喷雾干燥、煅烧和粉碎后得到磷酸铁锂。本发明专利技术通过采用磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁两者亚铁盐，在物理研磨和化学反应的双重作用下，可以实现超细研磨；避免了强还原气体的产生，降低了产品中磁性物质的含量。采用该制备方法制得的磷酸铁锂具有一次粒径小、高倍率性能、粉末电阻率低和低温性能优异等特点。粉末电阻率低和低温性能优异等特点。粉末电阻率低和低温性能优异等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种磷酸铁锂的制备方法。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂材料，除了广泛应用于储能、动力等领域，还可以应用于启停电源等领域。将磷酸铁锂用于启停电源，具有循环性能好，能量密度高等优点。
[0003]磷酸铁锂材料本征导电性比较差，需要将其一次粒径降低，即可以提高倍率性能，又可以提高其低温性能。
[0004]目前，高倍率磷酸铁锂材料的制备方法包括固相法工艺，通过控制物料砂磨的粒径来实现磷酸铁锂倍率性能的提升；但是常规的前驱体，砂磨粒径越小，需要研磨的时间越长，且受制于锆球直径的影响，属于纯粹的机械研磨，其研磨粒径有一个极限，其成本较高，且最终磷酸铁锂的一次粒径的均值较大。并且，现有的高倍率磷酸铁锂材料存在产品纯度低，磁性物质含量高等缺点。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种磷酸铁锂的制备方法，该方法实现了超细研磨，降低了产品中磁性物质的含量，制得的磷酸铁锂具有一次粒径小、高倍率性能、粉末电阻率低和低温性能优异等特点。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供的一种磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]含有磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁的混合溶液反应并进行第一研磨后得到浆料；
[0010]所述浆料、锂源、碳源和掺杂剂的混合物料依次经第二研磨、喷雾干燥、煅烧和粉碎后得到所述磷酸铁锂。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0012](1)本专利技术通过采用磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁，在物理研磨和化学反应的双重作用下，实现了超细研磨，所需时间短，可以快速得到小粒径的前驱体。
[0013](2)本专利技术通过采用两种亚铁盐作为原料，可以有效的避免消耗额外的碳来还原三价铁，从而节约了成本，又可以避免氧化还原反应生成一氧化碳气体等强还原气氛，从而避免了由于强还原气氛反应生成磷化铁、单质铁等，可以得到磁性物质含量更低的产品。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术实施例1的磷酸亚铁的SEM图。
[0016]图2为本专利技术实施例1的喷雾料的SEM图。
[0017]图3为本专利技术实施例2的磷锰铁锂的SEM图。
[0018]图4为本专利技术对比例1的磷锰铁锂的SEM图。
[0019]图5为本专利技术实施例2的磷锰铁锂的充放电曲线图。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0021]第一方面，本专利技术实施例提供了一种磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：
[0022]步骤S1、含有磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁的混合溶液反应并进行第一研磨后得到浆料；
[0023]步骤S2、浆料、锂源、碳源和掺杂剂的混合物料依次经第二研磨、喷雾干燥、煅烧和粉碎后得到所述磷酸铁锂。
[0024]传统的磷酸铁工艺，由于磷酸铁经过高温煅烧，带有两个结晶水的磷酸铁经煅烧得到无结晶水的磷酸铁，从而使得制得的无水磷酸铁的晶粒长的比较大，所以研磨过程，难以将粒径研磨至100nm以下。根据实际经验，将粒径从10μm研磨至500nm时所消耗的时间仅仅为粒径从500nm研磨至300nm所消耗时间的1/2左右，粒径从300nm研磨至100nm所需的时间为粒径从500nm研磨至300nm所消耗时间的3～6倍，而研磨至100nm以下，常规的砂磨机很难实现。
[0025]本专利技术通过采用磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁两种亚铁盐进行混合研磨，在物理研磨和化学反应的双重作用下，可以实现超细研磨，快速得到小粒径的前驱体。在研磨过程中即发生了化学反应生成磷酸一氢亚铁，又实现了物理研磨，即边研磨，边增大物料的比表面积，从而进一步提高了化学反应的进程和反应速度。
[0026]本专利技术采用两种亚铁盐为原料，可以有效避免消耗额外的碳来还原三价铁，从而节约了成本，又可以避免氧化还原反应生成一氧化碳气体等强还原气氛，从而避免了由于强还原气氛反应生成磷化铁(FeP，Fe2P等)、单质铁等，由此可以得到磁性物质含量较低的产品。
[0027]一优选的实施方式中，步骤S1中，第一研磨中，磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁的摩尔比为(0.9～1.1)：(0.9～1.1)。
[0028]一优选的实施方式中，步骤S1中，第一研磨的温度为20～30℃，第一研磨的时间为2～4.5h。
[0029]一优选的实施方式中，步骤S1中，浆料中，固体颗粒的粒径为20～40nm；典型但非限制性的，例如，浆料中，固体颗粒的粒径可以为20nm、25nm、29nm、30nm、35nm、40nm或者其中任意两者组成的范围值。
[0030]本专利技术采用两种亚铁盐进行混合研磨，通过物理研磨和化学反应的双重作用，可以快速得到粒径为20～40nm的小粒径颗粒。
[0031]一优选的实施方式中，步骤S1中，浆料的固含量为35～40wt％。
[0032]一优选的实施方式中，步骤S1中，磷酸亚铁的制备方法，包括：
[0033]含有醋酸亚铁、抗坏血酸和磷酸的混合溶液喷雾干燥后得到磷酸亚铁。
[0034]一优选的实施方式中，磷酸亚铁的粒径为5～25μm；典型但非限制性的，例如，磷酸亚铁的粒径可以为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或者其中任意两者组成的范围值。
[0035]一优选的实施方式中，磷酸亚铁的制备方法中，混合溶液中，亚铁离子和磷酸根的摩尔比为3：(2.01～2.08)；亚铁离子和抗坏血酸的摩尔比为(1.5～2)：(0.01～0.05)。优选地，混合溶液主要由浓度为1.5～2mol/L的醋酸亚铁溶液、浓度为0.01～0.05mol/L的抗坏血酸溶液和浓度为8～10mol/L的磷酸溶液混合得到。
[0036]采用上述磷酸亚铁的制备方法制得的磷酸亚铁，具有一次粒径小、BET小和反应活性高等优点。
[0037]一优选的实施方式中，磷酸亚铁的制备方法中，喷雾干燥后得到磷酸亚铁沉淀和废气；喷雾干燥过程中采用300～350℃热氮气为热源；废气经冷凝回收得到醋酸溶液，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：含有磷酸亚铁和磷酸二氢亚铁的混合溶液反应并进行第一研磨后得到浆料；所述浆料、锂源、碳源和掺杂剂的混合物料依次经第二研磨、喷雾干燥、煅烧和粉碎后得到所述磷酸铁锂。2.根据权利要求1所述磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述第一研磨中，所述磷酸亚铁和所述磷酸二氢亚铁的摩尔比为(0.9～1.1)：(0.9～1.1)；或/和，所述第一研磨的温度为20～30℃，所述第一研磨的时间为2～4.5h。3.根据权利要求1所述磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述浆料中固体颗粒的粒径为20～40nm；或/和，所述浆料的固含量为35～40wt％。4.根据权利要求1所述磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述磷酸亚铁的制备方法，包括：含有醋酸亚铁、抗坏血酸和磷酸的混合溶液喷雾干燥后得到所述磷酸亚铁。5.根据权利要求1所述磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述锂源包括醋酸锂、葡萄糖酸锂和柠檬酸锂中的至少一种；或/和，所述碳源包括葡萄糖、聚乙二醇和蔗糖中的至少一种；或...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕飞，高凯，王勤，
申请(专利权)人：安庆德润新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：