锂离子电池的磷酸亚铁前驱物、使用其制备的磷酸锂铁粉末、及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池的磷酸亚铁前驱物、使用其制备的磷酸锂铁粉末、及其制作方法，其中磷酸亚铁粉末，如下列化学式(I)所示：Fe(3-x)Mx(PO4)2·yH2O??(I)其中，M、x、及y如说明书中所定义，且磷酸亚铁粉末是由复数片状粉末组成，且每一片状粉末的长度为0.5-10μm。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于ー种，尤其指一种可降低锂离子电池制作成本的磷酸亚铁前驱物、使用其制备的磷酸锂铁粉末、及其制作方法。
技术介绍
近年来，随着各种可携式电子装置的发展，对于能量储存技术的关注也日益渐增。其中，电池为可携式电子装置主要的电カ来源之一，尤其是目前最大宗的手机、笔记型计算机等可携式电子产品，均采用小型二次电池作为电カ来源。除了可携式电子装置外，目前ニ次电池亦应用在电动车上。 于现今所使用的二次电池中，以1990年初期所发展的锂二次电池(或锂离子电池)成为众所瞩目的焦点。早期的锂离子电池采用LiCoO2作为阴极材料，因其具有高工作电压、平稳充放电压的优点，故大量应用在可携式产品。而后，还发展出以橄榄石结构LiFePO4和尖晶石结构LiMn2O4作为阴极材料的锂离子电池。相较于以LiCoO2作为阴极材料，以LiFePO4和LiMn2O4作为阴极材料可更具有较佳安全性、较多充放电次数、较低成本等优点。虽然LiMn2O4具有成本低、安全性佳等优势，但在深度放电时易发生姜-泰勒(Jahn-Teller)效应,导致尖晶石崩坏而影响电池循环性能。LiFePO4除了拥有低成本和安全性高等两项优势外，理论电容量甚至比LiMn2O4更高，而可用于需大电流及高功率的装置上。同吋，LiFePO4更具有无毒且环保的特性，且高温特性佳，故为目前最优异的锂离子电池阴极材料之一。目前的以LiFePO4作为阴极材料的锂离子电池，其平均放电电压为3. 4 3.7V vs. Li+/Li。常见的锂离子电池结构包含ー阴极、一阳极、一隔离板、及一含锂盐的电解质。其中，锂离子电池是依循锂的嵌埋-脱嵌机制进行电池的充放电，其充放电机制如下式(I)及(II)所示。充电LiFePO4-XLi+-Xe-— XFePO4+(1-x) LiFePO4 (I)放电FeP04+xLi++xe-— X LiFePO4+(1-x)FePO4 (II)当充电时,锂离子会脱离LiFePO4结构；而当放电时,锂离子会再进入LiFePO4结构。因此,锂离子电池的充放电是ー个LiFeP04/FeP04两相过程。现今多采用固态法制备LiFePO4粉末。然而，固态法的烧结温度却与产物性质极为相关。若烧结温度在700°C以下，烧结前原料要充分混合，否则会导致Fe3+杂质相；但若烧结温度低于600°C,产物平均粒径小于30 μ m,温度一提高,粒径分布就大于30 μ m,而须再加入后续研磨及过筛的步骤使产物粒径介于I μ m到10 μ m间，以筛选出某特定尺寸范围的粉末以制作电池。因此，目前所使用的固态法制备磷酸锂铁粉末，除了须经过机械研磨及过筛步骤因而导致成本増加，更面临所制得的磷酸锂铁粉末尺寸范围大、不均匀等问题。因此，目前亟需发展出ー种以简便方法制作的锂离子电池用的微米、次微米、甚至纳米尺寸阴极材料，除了可提升电池的充放电效率外，更可降低锂离子电池的制作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种用以制作锂离子电池阴极材料的磷酸亚铁粉末，以提供一种具纳米、次微米或微米尺寸且可应用于现有磷酸锂铁粉末エ艺的磷酸亚铁前驱物。本专利技术的另一目的在于提供一种用以制作锂离子电池阴极材料的磷酸亚铁粉末的制作方法，能以简单的エ艺制作出具有纳米、次微米或微米尺寸的磷酸亚铁粉末，以用以制作锂离子电池用的磷酸锂铁粉末上。本专利技术的再一目的在于提供ー种锂离子电池的磷酸锂铁粉末，以提升锂离子电池的充放电特性。本专利技术的更一目的在于提供ー种锂离子电池的磷酸锂铁粉末的制作方法，其烧 结后的粉体因具有纳米、次微米或微米尺寸且尺寸均匀，故无须后续机械研磨及过筛步骤，而可降低锂离子电池的制作成本。为实现上述目的，本专利技术提供的用以制作锂离子电池阴极材料的磷酸亚铁粉末，如下列化学式(I)所示Fe (3_x)Mx (PO4)2 · yH20 ⑴其中，M包含ー种或以上的金属，且该金属选自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所组成的群组，O^x<I. 5，y为O至8的整数，且该磷酸亚铁粉末由复数片状粉末组成，且每一片状粉末的长度为 O.5-10 μ m。所述的磷酸亚铁粉末，其中，复数片状粉末为独立片状粉末、中间相互连接的片状粉末、或其中一端相互连接至同一核心的片状粉末。所述的磷酸亚铁粉末，其中，复数片状粉末的其中一端相互连接至同一核心。所述的磷酸亚铁粉末，其中，该金属选自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al、及Mg所组成的群组。所述的磷酸亚铁粉末，其中，O < X < O. 5。所述的磷酸亚铁粉末，其中，该磷酸亚铁粉末的长度为O. 5-5 μ m。所述的磷酸亚铁粉末，其中，该磷酸亚铁粉末的长度为O. 5-2 μ m。本专利技术提供的磷酸亚铁粉末的制作方法，包括下列步骤(A)提供一磷前驱物溶液，其中该磷前驱物溶液包括一磷前驱物、及ー弱碱化合物；以及(B)加入ー亚铁化合物至该磷前驱物溶液中，以制得ー磷酸亚铁粉末。所述的制作方法，其中，于步骤(B)中，加入ー种或以上的掺杂金属化合物至该磷前驱物溶液中，以制得ー磷酸亚铁粉末。所述的制作方法，其中，该掺杂金属化合物对该亚铁化合物的摩尔比介于I : I至I 999之间。所述的制作方法，其中，该掺杂金属化合物对该亚铁化合物的摩尔比介于I : 4至I 99之间。所述的制作方法，其中，该磷前驱物是至少ー选自由H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、Mg3 (PO4) 2、及NH3H2PO4所组成的群组。所述的制作方法，其中，该弱碱化合物是至少ー选自由Na2CO3、及NaHCO3所组成的群组。所述的制作方法，其中，该亚铁化合物是至少ー选自由FeCl2、FeBr2, FeI2, FeSO4,(NH4) 2Fe (SO4)2, Fe (NO3) 2、FeC2O4、(CH3COO) 2Fe、及 FeCO3 所组成的群组。所述的制作方法，其中，该掺杂金属化合物为Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、或 Nb 的硫酸金属盐、碳酸金属盐、硝酸金属盐、草酸金属盐、醋酸金属盐、氯化盐、溴化盐、或碘化盐。本专利技术提供的锂离子电池的磷酸锂铁粉末，如下列化学式(II)所示LiFe(H)MaPO4 (II)其中，M包含ー种或以上的金属，且该金属选自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所组成的群组，O^a<O. 5，且该磷酸锂铁粉末由复数片状粉末组成，且每一片状粉末的长度为O. 5-10 μ m。所述的磷酸锂铁粉末，其中，复数片状粉末为独立片状粉末、中间相互连接的片状粉末、或其中一端相互连接至同一核心的片状粉末。所述的磷酸锂铁粉末，其中，复数片状粉末的其中一端相互连接至同一核心。所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末具有橄榄石结构。 所述的磷酸锂铁粉末，其中，该金属选自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以制作锂离子电池阴极材料的磷酸亚铁粉末，如下列化学式(I)所示：Fe(3？x)Mx(PO4)2·yH2O？？(I)其中，M包含一种或以上的金属，且该金属选自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及Nb所组成的群组，0≤x＜1.5，y为0至8的整数，且该磷酸亚铁粉末由复数片状粉末组成，且每一片状粉末的长度为0.5？10μm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽新，吴贵兆，
申请(专利权)人：周丽新，东莱兴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：