本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极材料ＬｉＦｅＰＯ４的制备方法，本发明专利技术通过控制原料颗粒的均匀性，过３００～５００目筛，使其粒度同时小于５０μｍ；在进行烧结的时候，通过控制气氛条件和程序性升降温来控制反应的产物状态，在过量还原气氛中烧结使得Ｆｅ３＋被还原为Ｆｅ２＋，尽量避免ＬｉＦｅＰＯ４产物当中Ｆｅ３＋的形成。本发明专利技术制备的ＬｉＦｅＰＯ４有更均匀的粒径分布和更规则的形貌。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机材料的制备
，涉及一种锂离子电池正极材料的制备，特别是一种锂离子电池正极材料LiFeP04的制备方法。
技术介绍
自日本Sony公司于1991年开发出以LiCo02为正极材料的商品化的锂电池，从此锂离子电池进入笔记本电脑、数码相机、移动通讯设备和便携照明设备中。而且，锂离子电池以其无记忆、高能量密度、高安全性、长使用寿命、宽工作温区和低污染性而成为动力汽车用电池的首选电池。 随着人类传统能源不可再生性的巨量消耗和使用过程中越来越严重的污染环境问题，全世界对于电动车(EV)和油电混合动力车(HEV)的研发和推广都极为关注，均投入了大量的研发资金；动力电池的应用要求开发的电池具有稳定的热和化学性质，而作为电动车的动力来源_锂离子动力电池的研发更显得尤为关键。 锂离子电池的基本组成为正极材料、负极材料，隔膜和电解液，其中正极材料是锂离子电池的核心部分。当前，商品化的锂离子电池中主要以LiCo02为正极材料；此种材料具有高的克容量(270mA h/g)，但是由于其结构不稳定，当过充或过放电时，会有过量的锂离子聚集在负极，容易造成爆炸。 LiFeP04和其它锂电池正极材料相比，具有最好的热稳定性和化学稳定性，即其安全性是最高的，因此LiFeP04是最适合应用于动力电池的正极材料。作为锂电池正极材料的LiFeP04的制备工艺很关键，制备工艺决定了最后成型材料的形貌、粒径大小和离子的格位。目前LiFeP04的合成有固相法、共沉淀法、水热合成法和喷雾热解法。其中高温固相法可以获得结晶较好的LiFeP04，同时通过机械化学方法可以控制LiFeP04的粒径大小和团聚程度。 固相反应是制备无机材料比较传统的方法，通常包括多次的研磨和烧结。通常制备工艺为将原料混合物研磨后，首先在300-40(TC分解数小时以排出气体，然后二次研磨，再在400-80(TC烧结10-24h ;在二次研磨前， 一些含碳的化合物(如羧酸)被加入到前驱体中，目的是获得LiFePO/C复合材料。固相法制备材料的纯度依赖于原料的选择和配比，烧结的温度和时间，以及在空气中放置的时间等因素。制备LiFePOj勺固相反应中Fe来源于醋酸铁或草酸铁，Li来源于碳酸锂或者氢氧化锂，P043—来源于磷酸氢铵或者磷酸铵。 LiFeP04的制备工艺当中的难点主要来源于Fe容易被氧化成Fe3—，因此烧结过程中一般采用惰性的保护气氛(Ar或者N》或者弱还原的气氛。但是即使在气氛保护状态，仍然有Fe203和Li3Fe2 (P04) 3形成，尤其当烧结温度高于80(rC时，Fe更容易被氧化成+3价。Fe氧化成+3价的原因主要是隐藏于原料颗粒中的氧或者惰性气氛中的氧。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种锂离子电池正极材料LiFeP04的制备方法，通过控制均匀的混合原料，精确的控制烧结的升降温程序来控制反应的产物状态，尽量避免LiFeP04产物当中Fe3+的形成。 本专利技术是通过以下技术方案来实现 —种锂离子电池正极材料LiFeP04的制备方法，包括以下步骤 1)分别将用于制备LiFeP04的含铁化合物、含锂化合物和含P043—的磷酸盐，以及分子量为700 1500的聚乙烯醇或分子量为10000 100000的聚苯胺的过300 500目筛；过筛后，按摩尔比为含铁化合物含锂化合物含po43—的磷酸盐聚乙烯醇或聚苯胺=1:1:1: o. 01的比例将四种化合物充分混合 2)将所得混合物在含氢气的保护气氛条件下进行烧结，按以下程序升温和降温 以1 5°C /min的升温速度自室温升到260 30(TC，保持3 5h ;然后以1 3°C /min升到650 700。C，保持10 16h ; 再以4 7°C /min的降温速度降到室温； 3)将烧结所得的产物进行分散和研磨，得到锂离子电池正极材料LiFeP04。 所述的含铁化合物为Fe (OH) 3、 Fe203、 FeS04 7H20、 Fe (N03) 3 9H20、 FeCl3、FeC204 nH20、 Fe3(P04)2 nH20或FeO。 所述的含锂化合物为Li2C03、LiN03、LiOH、LiF、LiCl、LiBr、LiI或LiCH2C00H'2H20。 所述的含P043—的磷酸盐为NH4H2P04或(NH4) 2HP04。 所述的含氢气的保护气氛为干燥的N2/H2混合气体，按体积比计N2 : H2 = 9 3 : l，整个过程烧结保持过量气体。 所述的含氢气的保护气氛为干燥的Ar/U混合气体，按体积比计Ar : H2 = 9 3 : l，整个过程烧结保持过量气体。 所述的原料含铁化合物、含锂化合物和含P043—的磷酸盐，以及聚乙烯均过相同目的筛。 所述的原料的充分混合是在混瓶机或球磨机中充分混合10 25h。 所述的分散和研磨是在以聚氨酯或聚氯乙烯材质的滚瓶机中滚磨5 10h。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果 本专利技术通过控制原料颗粒的均匀性，过300 500目筛，使其粒度同时小于50 y m ;在进行烧结的时候，通过控制气氛条件和程序性升降温来控制反应的产物状态，在过量还原气氛中烧结使得Fe3+被还原为Fe2+，尽量避免LiFeP(^产物当中Fe3+的形成。 本专利技术制备的锂离子电池正极材料LiFeP04形貌均一，粒径规则；与现有技术制备的LiFeP04相比，本专利技术制备的LiFeP04有更均匀的粒径分布和更规则的形貌。附图说明 图1为本专利技术制备的锂离子电池正极材料LiFeP04的X_射线衍射谱图(XRD谱图)；横坐标是衍射角度2 e ，纵坐标是相对衍射强度； 图2为本专利技术制备的锂离子电池正极材料LiFeP04的低倍扫描电镜图(SEM图)； 图3是现有技术制备的样品和本专利技术制备样品的SEM(扫描电镜图)对比图，其中图a是现有技术制备的样品，图b是本专利技术制备的样品。具体实施例方式本专利技术通过控制均匀的混合原料，精确的控制烧结的升降温程序来控制反应的产物状态，尽量避免LiFeP04产物当中Fe3+的形成。下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步详细描述，所述是对本专利技术的解释而不是限定。 实施例1 1)将lmol Li0H、lmo1 FeC204 2H20、lmol NH4H2P04和0. Olmol聚乙烯醇(PVA，分子量为700)分别过300目筛网，然后将上述反应物混合，放入滚瓶为聚氯乙烯材质做成的滚瓶机中，混合10h; 2)将所得的混合物放入石英坩埚中，然后将坩埚放入管式炉中加热烧结，炉体中充满N2/H2 = 3 : 1 (体积比)的气体，整个过程烧结保持过量气体，即烧结室为正压； 管式炉以2°C /min的升温速度自室温升到260°C ，保持3h ; 接着以1°C /min的升温速度升温到650°C，保持10h ; 最后以4°C /min的降温速度降到室温； 3)将烧结所得的产物进行分散和研磨，具体采用聚氨酯滚瓶进行分散5h，即得锂离子电池正极材料LiFeP04。 实施例2 1)将lmol LiOH、lmo1 FeC204 2H20、lmol NH4H2P04和0. Olmol聚乙烯醇(PVA，分子量为1500)分别过500目筛网，然后将上述反应物混本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料ＬｉＦｅＰＯ↓［４］的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：１）分别将用于制备ＬｉＦｅＰＯ↓［４］的含铁化合物、含锂化合物和含ＰＯ↓［４］↑［３－］的磷酸盐，以及分子量为７００～１５００的聚乙烯醇或分子量为１００００～１０００００的聚苯胺的过３００～５００目筛；过筛后，按摩尔比为含铁化合物∶含锂化合物∶含ＰＯ↓［４］↑［３－］的磷酸盐∶聚乙烯醇或聚苯胺＝１∶１∶１∶０．０１的比例将四种化合物充分混合；２）将所得混合物在含氢气的保护气氛条件下进行烧结，按以下程序升温和降温：以１～５℃／ｍｉｎ的升温速度自室温升到２６０～３００℃，保持３～５ｈ；然后以１～３℃／ｍｉｎ升到６５０～７００℃，保持１０～１６ｈ；再以４～７℃／ｍｉｎ的降温速度降到室温；３）将烧结所得的产物进行分散和研磨，得到锂离子电池正极材料ＬｉＦｅＰＯ↓［４］。
【技术特征摘要】
一种锂离子电池正极材料LiFePO4的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)分别将用于制备LiFePO4的含铁化合物、含锂化合物和含PO43-的磷酸盐，以及分子量为700～1500的聚乙烯醇或分子量为10000～100000的聚苯胺的过300～500目筛；过筛后，按摩尔比为含铁化合物∶含锂化合物∶含PO43-的磷酸盐∶聚乙烯醇或聚苯胺＝1∶1∶1∶0.01的比例将四种化合物充分混合；2)将所得混合物在含氢气的保护气氛条件下进行烧结，按以下程序升温和降温以1～5℃/min的升温速度自室温升到260～300℃，保持3～5h；然后以1～3℃/min升到650～700℃，保持10～16h；再以4～7℃/min的降温速度降到室温；3)将烧结所得的产物进行分散和研磨，得到锂离子电池正极材料LiFePO4。2. 如权利要求1所述的锂离子电池正极材料LiFeP04的制备方法，其特征在于所 述的含铁化合物为Fe (OH) 3、 Fe203、 FeS04 7H20、 Fe (N03) 3 9H20、 FeCl3、 FeC204 nH20、 Fe3(P04)2 nH20或FeO。3. 如权利要求l所述的锂离子电池正极材料LiFeP04的制备方法，其特征在于所述的 含锂化合物为Li2C03、 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大伟，陶淳，
申请(专利权)人：彩虹集团公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]
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