一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，即称取定量摩尔比的锂盐、铁盐、磷酸盐与添加剂金属盐配成溶液，将其溶解到水溶性酚醛树脂中，将其放入不含氧气的惰性气氛高温炉中分二段烧结，后续处理即为磷酸铁锂成品。本发明专利技术结合溶液-凝胶法，利用水溶性酚醛树脂作为各反应物的溶剂、分散剂，使锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂混和更均匀，混合为分子级，相比传统的干混更充分，且混合不需研磨，同时利用其碳含量高作为包覆用碳源，在烧结过程中也能与气氛中的氧气反应，防止铁的氧化。与现有技术相比，本发明专利技术步骤更少更简单，更容易操作；本发明专利技术产品粒度更均匀一致，振实和压实密度更高，能明显提高电池的体积比容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法。
技术介绍
锂电池作为新一代的绿色环保电源，其具有高的能量密度、高的放电平台等优点，广泛用于手机、相机、笔记本电脑等3C及电动工具电子产品。随着锂电池的技术发展，要求其具有高能量、高功率及低成本等特点。锂电池的正极材料是锂电池的重要组成部分，是锂电池性能的主要影响因数，现在商业化的正极材料主要有LiCoO2、LiMnO4、Li(NixCoyMnz)O2、Li(NixCoyAlz)O2和LiFePO4。LiFePO4材料在安全性能方面有明显的优势，不含贵重金属，材料易得，高温性能和循环性能明显优于其他材料，被广泛用于中大型储能电池，电动工具，汽车用动力电池等，但在实际生产过程中二价铁离子易氧化为三价铁离子，但其体积比容量偏低，LiFePO4材料电导率低，需要提高其导电性能。现阶段主要利用惰性气体保护，来减少二价铁离子易氧化为三价铁离子，但惰性气氛不利于生产操作，且对惰性气氛纯度要求较高，利用葡萄糖、蔗糖等对材料进行碳包覆，提高其电导性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法。本专利技术实现上述目的的技术方案为：一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：(1)金属盐水溶性树脂混合物的制备：将锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂金属盐与水配成溶液，其总浓度控制在300-500g/L，添加剂金属盐中的金属以M表示，各金属盐配比以Li、P、Fe、M的元素摩尔比计，为(1～1.05):1:(0.95～0.98):(0.05～0.02)，然后与水溶性酚醛树脂混合，即为金属盐水溶性树脂混合物；(2)金属盐水溶性树脂混合物的烧结：将金属盐水溶性树脂混合物放入不含氧气的惰性气氛电阻高温炉中烧结，先在150-250℃烧结2-3h后，再升温到700-900℃烧结5-12h，待炉内冷却到150-200℃取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。进一步地，所述锂盐为氯化锂、硫酸锂、醋酸锂的一种或两种以上，所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵的一种或两种以上，所述铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁的一种或两种以上，所述添加剂金属盐为镁或铝的可溶性盐，优选为镁或铝的硫酸盐或盐酸盐。进一步地，所述Li、P、Fe、M(Mg或Al)的元素摩尔比优选为1：1：0.98：0.02。进一步地，所述水溶性酚醛树脂为市售，其固含量≥50％，溶水倍数要求大于3。本专利技术的有益效果在于：(1)本产品与现有的主要为固相法混合烧结的产品相比，粒度分布为单峰分布，粒度更均匀一致，振实和压实密度更高，能明显提高电池的体积比容量，其在电芯制作的涂布阶段压实密度更高，是电池的一致性更好，电池在使用过程中衰减的幅度也区域一致，从而提高了电池的安全性能和使用寿命周期。(2)本专利技术结合溶液-凝胶法，利用水溶性酚醛树脂作为各反应物的溶剂、分散剂，使锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂混和更均匀，混合为分子级，相比传统的干混更充分，且混合不需研磨，同时利用其碳含量高作为包覆用碳源，在烧结过程中也能与气氛中的氧气反应，防止铁的氧化，通过控制酚醛树脂的用量来调节包覆碳的比例。(3)相比其他磷酸铁锂生产方法，本专利技术的步骤更少更简单，更容易操作。附图说明图1为本专利技术的工艺流程框图。图2为实施例2制备的成品粒度分布图。图3为现有的固相烧结法成品粒度分布图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不限于此。实施例1一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：(1)用水配置Li、P、Fe、M(Mg)的元素摩尔比为1.03：1：0.98：0.02的溶液，总浓度为400g/l，锂盐为LiCl，磷酸盐为磷酸铵，铁盐为硫酸亚铁，添加剂为硫酸镁，将上述溶液与水溶性酚醛树脂(固含量≥50％，溶水倍数≥3)按体积比1：1混合并充分搅拌。(2)将上述金属盐水溶性树脂混合物放入氮气气氛(氧气含量≦0.1％)的电阻高温炉中烧结，先以升温速率为10℃/min升温到180℃后保温2h后，再以升温速率为15℃/min升温到800℃烧结10h，后关闭加热，用氮气对待炉内冷却，待降温到到150℃可取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。实施例2一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：(1)用水配置Li、P、Fe、M(Al)的元素摩尔比为1.04：1：0.97：0.03的溶液，总浓度为400g/l，锂盐为硫酸锂，磷酸盐为磷酸铵，铁盐为草酸亚铁，添加剂为硫酸铝，将上述溶液与水溶性酚醛树脂(固含量≥50％，溶水倍数≥3)按体积比1：1.5混合并充分搅拌。(2)将上述金属盐水溶性树脂混合物放入氮气气氛(氧气含量≦0.1％)的电阻高温炉中烧结，先以升温速率为12℃/min升温到200℃后保温2-3h后，再以升温速率为15℃/min升温到750℃烧结12h，后关闭加热，用氮气对待炉内冷却，待降温到到160℃可取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。实施例2制备的成品粒度分布图如图2所示，与图3所示的现有的固相烧结法成品粒度分布图相比较，粒度分布为单峰分布，粒度的一致性更好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)金属盐水溶性树脂混合物的制备：将锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂金属盐与水配成溶液，其总浓度控制在300‑500g/L，添加剂金属盐中的金属以M表示，各金属盐配比以Li、P、Fe、M的元素摩尔比计，为(1～1.05):1:(0.95～0.98):(0.05～0.02)，然后与水溶性酚醛树脂混合，即为金属盐水溶性树脂混合物；(2)金属盐水溶性树脂混合物的烧结：将金属盐水溶性树脂混合物放入不含氧气的惰性气氛电阻高温炉中烧结，先在150‑250℃烧结2‑3h后，再升温到700‑900℃烧结5‑12h，待炉内冷却到150‑200℃取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。

【技术特征摘要】
1.一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)金属盐水溶性树脂混合物的制备：将锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂金
属盐与水配成溶液，其总浓度控制在300-500g/L，添加剂金属盐中的金属以M
表示，各金属盐配比以Li、P、Fe、M的元素摩尔比计，为
(1～1.05):1:(0.95～0.98):(0.05～0.02)，然后与水溶性酚醛树脂混合，即为金属盐
水溶性树脂混合物；
(2)金属盐水溶性树脂混合物的烧结：将金属盐水溶性树脂混合物放入不含
氧气的惰性气氛电阻高温炉中烧结，先在150-250℃烧结2-3h后，再升温到
700-900℃烧结5-12h，待炉内冷却到150-200℃取出烧结物，对烧结物粉碎处
理即得磷酸铁锂成品。
2.根据权利要求1所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：
所述锂盐为氯化锂、硫酸锂、醋酸锂的一种或两种以上。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力玮，胡泽林，商士波，
申请(专利权)人：湖南桑顿新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43