【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于一种正极材料的制备方法，尤指一种二次电池用磷酸锂铁正极材料的制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池(lithium-ion battery)是一种可重复充电放电使用的二次电池，其依靠锂离子在正极和负极之间移动来完成充电放电工作。因此锂离子电池内需使用一个嵌入的锂化合物作为电极材料。传统锂离子电池使用的正极材料主要常见的有锂钴氧化物(licoo2)、锰酸锂(limn2o4)、镍酸锂(linio2)及磷酸铁锂(lifepo4)等。其中使用橄榄石结构作为正极材料的磷酸铁锂电池因具有良好安全性、比容量大、循环寿命长、耐高温和低成本等特性，因此广泛应用于电动载具以及储能设备中。
2、其中，磷酸铁锂(lifepo4，简称lfp)复合材料电池，更开发出了纳米金属氧化物共晶体化磷酸铁锂化合物(lfp-nco)电池，其是由含有锂、铁、磷与金属或金属化合物的前驱体所形成的单一不可分割化合物，可大幅改善传统磷酸铁锂材料导电率较低及杂质多的问题，且价格比传统磷酸铁锂材料便宜，具有较佳的市场竞争力，遂成为目前市场的主流。
3、然而，目前应用于纳米金属氧化物共晶体化磷酸铁锂化合物的制备方法，多数是通过磷酸铁(fepo4)和氢氧化锂(lioh)进行反应而制备，由于氢氧化锂的原料成本较高，且制备时须使用较多的磷酸铁原料，并耗费较多时间进行原料研磨，使得电池的单位时间及金钱成本连带提高，再加上该反应包括酸碱中和反应，故对制造工序ph值相当敏感，更会连带造成原料粘滞，进而导致制造工序的管路堵塞，且由于酸碱中和伴随的吸、放热现象，
4、有鉴于此，实有必要提供一种二次电池用磷酸锂铁正极材料的制备方法，提升产品质量，降低原料、时间成本以及制造工序操作难度，并解决习知技术所面临的问题。
技术实现思路
1、本专利技术主要目的在于，提供一种磷酸锂铁正极材料的制备方法。通过前驱体fe3(po4)2·8h2o+li3po4的形成机制制备磷酸锂铁正极材料，可解决现有电池的制备中存在的所需原料及时间成本较高，且酸碱中和反应造成制造工序ph值敏感、管路堵塞及温度控制不易，以及多次原料移槽导致污染等缺点。
2、本专利技术另一目的在于，提供一种磷酸锂铁正极材料的制备方法，通过不定型磷酸体与锂盐混合物反应产生的前驱体来制备电池复合材料，可大幅缩短研磨所需时间，进而降低单位时间及金钱成本。同时，还可达到降低制造工序ph值敏感性、避免原料粘滞及管路堵塞以及稳定控制制造工序温度，进而降低制造工序及生产线的操作难度。
3、本专利技术的另一目的在于提供一种磷酸锂铁正极材料的制备方法。其中磷酸与铁粉反应生成的第一生成物为不定型磷酸铁，可确保磷酸与铁粉充分反应，并达到有效降低原料的浪费并全面提升产品质量的功效。再者，投入一定比例范围的锂盐混合物与第一生成物研磨混合，可使混合溶液的ph值稳定地控制于7.5至9之间，有助于降低制造工序ph值敏感性、避免原料粘滞及管路堵塞以及稳定控制制造工序温度，进而降低制造工序及生产线的操作难度。再者，一定比例范围的锂盐混合物包含有氢氧化锂与碳酸锂。其中磷酸锂铁正极材料中的锂源非完全由氢氧化锂所提供，而是部分由碳酸锂所提供，除了有助于ph值控制外，更有助于节省原料成本。
4、为达成上述目的，本专利技术的一实施方式提供一种磷酸锂铁正极材料的制备方法，包括步骤：(a)提供磷酸、铁粉及碳源，其中磷酸与铁粉进行反应生成第一生成物，第一生成物为不定型磷酸铁，具有化学式α-fepo4·xh2o，x>0；(b)提供锂盐混合物，其中锂盐混合物包含氢氧化锂与碳酸锂；(c)研磨混合第一生成物、碳源以及锂盐混合物；(d)煅烧第一生成物与锂盐混合物以生成前驱体，其中前驱体具化学式为fe3(po4)2·8h2o+li3po4；以及(e)煅烧前驱体和碳源，以生成磷酸锂铁正极材料。
5、于一实施方式中，氢氧化锂的锂含量相对锂盐混合物的锂含量具有第一摩尔分率，第一摩尔分率范围介于0.5至0.7。
6、于一实施方式中，碳酸锂的锂含量相对锂盐混合物的锂含量具有第二摩尔分率，第二摩尔分率范围介于0.3至0.5。
7、于一实施方式中，第一生成物、碳源以及锂盐混合物于步骤(c)中的ph值小于或等于9。
8、于一实施方式中，第一生成物、碳源以及锂盐混合物于步骤(c)中的ph值介于7.5至9。
9、于一实施方式中，磷酸锂铁正极材料为含碳包覆的纳米金属氧化物共晶体化磷酸铁锂化合物((lfp nano cocrystalline olivine,lfp-nco)。
10、于一实施方式中，步骤(a)包括步骤：(a1)在第一温度环境中，通过去离子水溶解第一定量的磷酸，以形成第一磷酸溶液；(a2)在第二温度环境中，使第一磷酸溶液与铁粉进行反应，并在达到第二温度后，降温至一第三温度并保持一第一时间；以及(a3)降温至第四温度，并加入具有第二定量磷酸的第二磷酸溶液，并使第一磷酸溶液、第二磷酸溶液与铁粉持续反应一第二时间，以生成第一生成物。
11、于一实施方式中，第一定量及该第二定量的重量比例为3比1。
12、于一实施方式中，第一温度为摄氏35度至45度，第二温度为摄氏60度以下，第三温度为摄氏50度以下，以及第四温度为摄氏30度以下。
13、于一实施方式中，第一时间为至少3小时以及第二时间为至少18小时。
14、于一实施方式中，步骤(c)包括：(c1)对第一生成物以及锂盐混合物的混合溶液，以第一转速执行研磨作业；(c2)在研磨动作进行第三时间后，加入碳源，并持续进行研磨作业；以及(c3)通过研磨动作业使混合溶液中平均粒子直径小于第一长度时，对混合溶液执行喷雾干燥作业。
15、于一实施方式中，喷雾干燥作业的入口温度为摄氏210度，出口温度为摄氏95度，且转盘转速介于300赫兹至400赫兹之间。
16、如权利要求11所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一转速为每分钟450转至650转，该第三时间为至少5分钟，该第一长度为1微米。
17、为达成上述目的，本专利技术的另一实施方式提供一种磷酸锂铁正极材料的制备方法，包括步骤：(a)提供磷酸及铁粉，其中磷酸与铁粉进行反应生成一第一生成物，第一生成物为不定型磷酸铁，具有化学式α-fepo4·xh2o，x>0；(b)提供锂盐混合物，其中锂盐混合物包含氢氧化锂与碳酸锂；(c)研磨混合第一生成物以及锂盐混合物；(d)煅烧第一生成物与锂盐混合物以生成前驱体，其中前驱体具化学式为fe3(po4)2·8h2o+li3po4；以及(e)煅烧前驱体，以生成磷酸锂铁正极材料。
18、于一实施方式中，步骤(c)包括：(c1)对第一生成物以及锂盐混合物的混合溶液，以第一转速执行研磨作业；(c2)在研磨动作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸锂铁正极材料的制备方法，包括步骤：
2.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该氢氧化锂的锂含量相对该锂盐混合物的锂含量具有一第一摩尔分率，该第一摩尔分率范围介于0.5至0.7。
3.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该碳酸锂的锂含量相对该锂盐混合物的锂含量具有一第二摩尔分率，该第二摩尔分率范围介于0.3至0.5。
4.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一生成物、该碳源以及该锂盐混合物于该步骤(c)中的pH值小于或等于9。
5.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一生成物、该碳源以及该锂盐混合物于该步骤(c)中的pH值介于7.5至9。
6.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该磷酸锂铁正极材料为一含碳包覆的纳米金属氧化物共晶体化磷酸铁锂化合物。
7.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该步骤(a)包括步骤：
8.如权利要求7所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一定量及该第二定量的重量比例
9.如权利要求7所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一温度为摄氏35度至45度，该第二温度为摄氏60度以下，该第三温度为摄氏50度以下，以及该第四温度为摄氏30度以下。
10.如权利要求7所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一时间为至少3小时以及该第二时间为至少18小时。
11.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该步骤(c)包括：
12.如权利要求11所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该喷雾干燥作业的入口温度为摄氏210度，出口温度为摄氏95度，且转盘转速介于300赫兹至400赫兹之间。
13.如权利要求11所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一转速为每分钟450转至650转，该第三时间为至少5分钟，该第一长度为1微米。
14.一种磷酸锂铁正极材料的制备方法，包括步骤：
15.如权利要求14所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该步骤(c)包括：
16.如权利要求15所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该喷雾干燥作业的入口温度为摄氏210度，出口温度为摄氏95度，且转盘转速介于300赫兹至400赫兹之间。
17.如权利要求15所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一转速为每分钟450转至650转，该第三时间为至少5分钟，该第一长度为1微米。
18.如权利要求15所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该混合溶液的pH值介于7.5至9。
19.如权利要求14所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该锂盐混合物中的该碳酸锂的锂含量相对该氢氧化锂的锂含量的摩尔数比范围介于3/7至1。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸锂铁正极材料的制备方法，包括步骤：
2.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该氢氧化锂的锂含量相对该锂盐混合物的锂含量具有一第一摩尔分率，该第一摩尔分率范围介于0.5至0.7。
3.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该碳酸锂的锂含量相对该锂盐混合物的锂含量具有一第二摩尔分率，该第二摩尔分率范围介于0.3至0.5。
4.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一生成物、该碳源以及该锂盐混合物于该步骤(c)中的ph值小于或等于9。
5.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一生成物、该碳源以及该锂盐混合物于该步骤(c)中的ph值介于7.5至9。
6.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该磷酸锂铁正极材料为一含碳包覆的纳米金属氧化物共晶体化磷酸铁锂化合物。
7.如权利要求1所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该步骤(a)包括步骤：
8.如权利要求7所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一定量及该第二定量的重量比例为3比1。
9.如权利要求7所述的磷酸锂铁正极材料的制备方法，其中该第一温度为摄氏35度至45度，该第二温度为摄氏60度以下，该第三温度为摄氏50度以下，以及该第四温度为摄氏30度以下。
10.如权利要求7所述的磷酸锂铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢瀚纬，林元凯，
申请(专利权)人：台湾立凯电能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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