【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷酸铁锂，具体涉及一种基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法。
技术介绍
1、磷酸铁锂是磷酸铁锂电池的正极活性材料，具有比容量高、电化学性能稳定、充放电循环次数高等优点。磷酸铁锂制备所需要的磷源、铁源与锂源来源广泛，并且不含对人体有害的重金属元素，在消费类电池、动力电池、储能等领域均有优异的应用效果。
2、磷酸铁锂正极材料的制备方法可分为固相法与液相法。固相法工艺简单，技术成熟，但生产出的成品粒径分布不均匀，产品一致性差，在低温性能、倍率性、循环寿命等方面较劣；与固相法相比，液相法相能耗较低，产品批次的稳定性较好，液相法反应过程条件控制严苛、生产设备较复杂，量产难度大。
3、目前，大多数磷酸铁锂厂家采用固相法。随着动力电池的发展与各种家用电器的普及推广，磷酸铁锂作为磷酸铁锂电池的主体材料在比容量、稳定性、循环寿命方面渐渐无法满足现实的需求。另外，许多厂家不断新建产线，扩大磷酸铁锂生产规模，低端磷酸铁锂材料已严重超过当前的实际需求量，降低生产成本，提高磷酸铁锂质量成为磷酸铁锂厂家生存与发展的必然选择。
4、如早期的中国专利cn1255888c公开的磷酸铁锂制备方法，该方法采用机械固相合成工艺，将金属铁粉、磷酸铁、磷酸锂、掺杂元素磷酸盐和导电剂或导电剂前驱体混合均匀，置于填充惰性气氛的球磨容器中球磨，然后将球磨产物放入高温炉，在氮气或氩气等惰性气氛中焙烧，然后冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末或掺杂磷酸铁锂粉末。该专利固相法中使用的铁源主要为磷酸铁；相比起其它铁源材料，磷酸铁更容易与磷源、锂
5、中国专利cn108321383b公开了一种改性氧化铁制备磷酸铁锂工艺，该专利的工艺步骤包括(1)预处理液制备；(2)取氯化铁、十二烷基硫酸铵和桉树叶提取液反应釜内混合，反应，制得改性氧化铁；(3)改性氧化铁加入络合剂溶液中，搅拌，静置得改性氧化铁络合物；(4)向步骤(3)中加入h3po4，调节ph，搅拌，陈化、过滤、洗涤、烘干得到预处理fepo4·2h2o前驱体；(5)称取预处理fepo4·2h2o前驱体，锂源，碳源，分散剂，于球磨机混匀，并转移至烧结炉中，惰性气氛保护下200～300℃烧结；(6)继续升温至650～750℃，保温6～10h，冷却至室温，得碳包覆lifepo4。该方法制得的正极材料50℃、10c充放电容量达153mah/g。该方法虽然以氧化铁作为原料，但仍是采用传统固相合成的两步法工艺，即，先制备磷酸铁前驱体，再制备磷酸铁锂。该专利制得的磷酸铁锂在高温性能与倍率性能有较好的提升，但并未解决从氧化铁到磷酸铁锂合成的工艺复杂性问题，品质控制难度较大，生产的磷酸铁锂性价比较低。另外，由氧化铁合成磷酸铁的过程中使用了大量溶剂，这将加大生产工艺中对废液的处理成本。
6、中国专利cn104269553a公开了一种采用冷轧副产品氧化铁制备磷酸铁锂材料的方法，该专利方法公开了以下步骤：采用冷轧副产品氧化铁为铁源，配合锂源、磷源、碳源及掺杂进行配料；进入搅拌磨机进行搅拌磨混料；混料后进入超细磨机进行一次细磨；一次喷雾干燥；一次烧结；一次烧结料进入搅拌磨机进行二次搅拌磨，二次搅拌磨过程中添加碳源进行二次碳包覆；粗磨后，进入超细磨机进行二次细磨；二次喷雾干燥；二次烧结。通过一次、二次搅拌磨使物料充分混合均匀，并且通过一次细磨、二次细磨严格控制了最终物料的粒径、同时采用二次碳包覆、二次烧结使得物料固相反应充分完全提高了磷酸铁锂材料的物理性能及电性能。在该专利中，磷酸铁锂可以由氧化铁、锂源、磷源与碳源一步法合成，但其性能较差，需通过二次碳包覆、二次烧结才能得到性能较优的磷酸铁锂正极材料。因此，该专利方法并未能有效地简化磷酸铁锂的制备工艺，并且二次烧结导致总耗能比传统两步法制备磷酸铁锂的耗能更大，成本更高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，该方法采用氧化铁通过固相法就能一步合成磷酸铁锂，具能耗低、生产效率高的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、提供一种基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，包括：
4、s1、将氧化铁球磨至粒径至少为微米级，得到氧化铁粉末；
5、s2、向所述氧化铁粉末加入锂源、磷源，混合均匀，得到第一混合物，球磨所述第一混合物，直至所述第一混合物的粒径达到至少微米级；
6、s3、向所述第一混合物加入纳米级磷酸铁锂粉末，混合均匀，随后球磨，得到第二混合物；
7、s4、向所述第二混合物加入碳源，混合均匀，随后球磨，得到第三混合物；
8、s5、所述第三混合物进行焙烧，焙烧温度为650～800℃，焙烧时间为5～8h，得到碳酸铁锂，将所述碳酸铁锂破碎、过筛，得到磷酸铁锂正极材料。
9、在一些实施方式中，锂源、氧化铁、磷源的用量按元素含量li:fe:p＝0.8～1.5:0.6～1:0.8～1.2称取。
10、在一些实施方式中，所述纳米级磷酸铁锂粉末的用量为磷酸铁锂理论产量的1～5％。
11、在一些实施方式中，所述碳源的用量为磷酸铁锂理论产量的10～15％。
12、在一些实施方式中，所述锂源为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、氟化锂中的一种或多种。
13、在一些实施方式中，所述碳源为葡萄糖或蔗糖。
14、在一些实施方式中，采用球磨机进行球磨，其中，
15、步骤s1中，球磨速度为600～1000rpm，球磨时间为20～50min；
16、步骤s2中，球磨速度为400～700rpm，球磨时间为10～30min；
17、步骤s3中，球磨速度为300～500rpm，球磨时间为5～10min；
18、步骤s4中，球磨速度为200～600rpm，球磨时间为5～10min。
19、在一些实施方式中，步骤s5中，焙烧的气氛为氮气。
20、在一些实施方式中，所述至少微米级的粒径为至少＜1μm的粒径。
21、在一些实施方式中，磷酸铁锂正极材料的d50粒径为1.0～1.3μm。
22、本专利技术一种基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法的有益效果：
23、(1)本专利技术的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其铁源为氧化铁，氧化铁来源广泛，成本低，避免传统需要磷酸铁成本高的问题；控制氧化铁、锂源、磷源、碳源粒径，使原料粒径为微米级，显著提高原料的分散均匀程度，实现各原料能充分混匀，克服传统固相反应中原料分散均匀程度较低导致合成能量高和难以在分子级别精准控制磷酸铁锂颗粒的问题。
24、(2)本专利技术的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，加入纳米级磷酸铁锂作为烧结合成助剂，由于纳米级磷酸铁锂的尺寸效应使得其表面能较大，纳米级磷酸铁锂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，锂源、氧化铁、磷源的用量按元素含量Li:Fe:P＝0.8～1.5:0.6～1:0.8～1.2称取。
3.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述纳米级磷酸铁锂粉末的用量为磷酸铁锂理论产量的1～5％。
4.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述碳源的用量为磷酸铁锂理论产量的10～15％。
5.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、氟化锂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述碳源为葡萄糖或蔗糖。
7.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，采用球磨机进行球磨，其中，
8.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，步
9.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述至少微米级的粒径为至少＜1μm的粒径。
10.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，磷酸铁锂正极材料的D50粒径为1.0～1.3μm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，锂源、氧化铁、磷源的用量按元素含量li:fe:p＝0.8～1.5:0.6～1:0.8～1.2称取。
3.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述纳米级磷酸铁锂粉末的用量为磷酸铁锂理论产量的1～5％。
4.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述碳源的用量为磷酸铁锂理论产量的10～15％。
5.根据权利要求1所述的基于氧化铁一步固相合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、硝酸锂、...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈金泉，宋德生，邓炳林，叶飞，罗莉娟，石肖，
申请(专利权)人：斯瑞尔环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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