一种磷酸亚铁锂正电极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磷酸亚铁锂正电极材料的制备方法，将锂盐、亚铁盐、还原剂均匀混合，再混合湿磨介质，加入次亚磷酸或次亚磷酸钠、磷酸盐、含碳化合物和碳粉，球磨3‑15小时，在50℃‑105℃下常压或真空干燥；将干燥的粉体至于惰性气体或弱还原气氛中，采用两段烧结法制备掺杂导电磷化物的磷酸亚铁锂正极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂电池行业，具体涉及锂电池、锂离子电池、聚合物电池和超级电容器的正电极材料的制备方法。
技术介绍
近年来研究发现，在磷酸亚铁锂制备过程中伴生的磷化铁Fe2P对大电流放电性能有明显改善作用。另外研究表明，反应混合物中过量的碳在高温条件下可产生还原作用，又因为样品中Fe2P是碳还原得到的，导致样品中Fe2P的量和结构无法控制。
技术实现思路
专利技术目的：为解决上述技术问题，本专利技术提供掺杂导电磷化物的磷酸亚铁锂正极材料的方法，使材料中掺杂的导电磷化物的量及结构可控。技术方案：将锂盐、亚铁盐、掺杂剂与还原剂均匀混合，加入待球磨固体体积的1/10至10倍体积的湿磨介质，混合均匀；加入磷酸盐，混入次亚磷酸或次亚磷酸盐，再加入依据反应物质量计算的生成物磷酸亚铁锂质量的1％-20％的含碳化合物或碳粉，球磨3-15小时，在50-105℃下真空干燥；干燥的粉体至于惰性气体或弱还原气氛中，按照0.5℃/min-30℃/min的升温速度加热至200℃-500℃温度区间的任意温度下，保持温度煅烧3-5小时，冷却至室温制得母体预烧料；母体预烧料中加入待球磨固体体积的1/10-10倍体积的湿磨介质，球磨3-5小时，在50-105℃下真空干燥；干燥的粉体至于惰性气体或弱还原气氛中，按照0.5℃/min-30℃/min的升温速度加热至500℃-850℃温度区间的任意温度下，保持温度煅烧3-24小时，制得磷酸亚铁锂。当反应物种含有次亚磷酸时，反应物的摩尔比为Li+∶Fe2+∶PO43-∶NaH2PO2∶掺杂剂＝x∶y∶(1-z)∶k∶m，其中，0.9≤x≤1.2，0.8≤y≤1.1，0.001≤z≤0.3，且z≤k≤2z，(x-0.05)≤(m+y)≤(x+0.25)。当反应物种含有次亚磷酸盐时，反应物的摩尔比为Li+∶Fe2+∶PO43-∶NaH2PO2∶掺杂剂＝x∶y∶(1-z)∶k∶m，其中，0.45≤x≤1.2，0.95≤y≤1.1，0.001≤z≤0.4，且z≤k≤2z，0.9≤(x+k)≤1.3，0.96≤(m+y)≤1.2。进一步，本专利技术所述的还原剂为水合肼、肼、联氨、盐酸氢氨、羟铵、硼氢化钠、硼氢化钾、氢化铝锂或三氯化钛，其用量依据反应物质量计算的磷酸亚铁锂质量的1％-20％。进一步，本专利技术所述的掺杂剂为锰、钴、镍、铜、锌、银、锡、锆的硫酸盐、氯化物、硝酸盐、氧化物、氰化物或碱式碳酸盐，或任意比例的混合物。进一步，本专利技术所述的惰性气体或弱还原性气氛为氮气、氩气、氮气和氩气的混合气、氮气和氢气的混合气、氩气和氢气的混合气、一氧化碳或除水除氧空气，或任意比例的以上气体混合气。有益效果：与其它专利技术方法相比，本专利技术的原料成本较低，原材料取材广泛，工艺过程简单，耗时较少，制备的电极材料组成均匀，具有优秀的放电性能，特别是在大电流条件下放电的循环性能佳，为产业化打下良好的基础。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术技术工艺过程进行详细说明，但
技术实现思路
不限于所说实施案例。实施例1：按照反应物的摩尔比Li+∶Fe2+∶PO43-∶次亚磷酸∶掺杂剂＝0.9∶0.8∶0.7∶0.4∶0.1称量碳酸锂、草酸亚铁、磷酸铵、次亚磷酸和硫酸锰。称量依据反应物质量计算的磷酸亚铁锂质量的1％的水合肼和20％的聚丙烯。将碳酸锂、草酸亚铁、硫酸锰与水合肼均匀混合，加入待磨球固体体积的1/10体积的去离子水，混合均匀。加入磷酸铵、次亚磷酸和聚丙烯，用普通球磨机球磨3小时，在50℃下真空干燥。干燥的粉体置于高纯氮气气氛中，按照1℃/min升温速度升值200℃，煅烧3小时，冷取值室温制得母体预烧料。母体预烧料中加入带球磨固体体积的2/5体积的去离子水，用普通球磨机球磨3小时，在85℃下真空干燥。干燥的的粉体置于氩气气氛中，按照0.5℃/min的升温速度加热至500℃，保持温度煅烧3小时，得到磷酸亚铁锂。实施例2：按照反应物的摩尔比Li+∶Fe2+∶PO43-∶次亚磷酸∶氯化钴＝0.9∶0.8∶0.7∶0.6∶0.25称量氢氧化锂、醋酸亚铁、磷酸铵、次亚磷酸和氯化钴。称量依据反应物质量计算的磷酸亚铁锂质量的5％的联氨和20％的葡萄糖。将氢氧化锂、醋酸亚铁、氯化钴、联氨均匀混合，加入待磨球固体体积的3/5体积的09％的乙醇水溶液，混合均匀。加入磷酸盐、次亚磷酸和葡萄糖，用普通球磨机球磨7小时，在90℃下真空干燥。干燥的粉体置于80％体积的氮气和20％体积的氩气的混合气氛中，按照10℃/min升温速度升值400℃，煅烧5小时，冷却值室温制得母体预烧料。母体预烧料中加入带球磨固体体积的1倍体积的丙醇，用普通球磨机球磨6小时，在105℃下真空干燥。干燥的的粉体置于一氧化碳气氛中，按照20℃/min的升温速度加热至690℃，保持温度煅烧12小时，得到磷酸亚铁锂。实施例3：按照反应物的摩尔比Li+∶Fe2+∶PO43-∶次亚磷酸∶碳酸锌＝1.2∶1.1∶0.9∶0.2∶0.18称量硝酸锂、硫酸亚铁、磷酸氢二铵、次亚磷酸和碳酸锌，称量依据反应物质量计算的磷酸亚铁锂质量的10％的硼氢化钠和12％的淀粉。将硝酸锂、硫酸亚铁、硼氢化钠和碳酸锌均匀混合，加入待磨球固体体积的2倍体积的甲醇，混合均匀。加磷酸氢二铵、次亚磷酸、淀粉，用超能通球磨机球磨3小时，在90℃下真空干燥。干燥的粉体置于氩气气氛中，按照30℃/min升温速度升值500℃，煅烧10小时，冷却值室温制得母体预烧料。母体预烧料中加入带球磨固体体积的10倍体积的丙酮介质，用超能球磨机球磨15小时，在105℃下真空干燥。干燥的的粉体置于氮气气氛中，按照10℃/min的升温速度加热至850℃，保持温度煅烧15小时，得到磷酸亚铁锂。如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本专利技术，但其不得解释为对本专利技术自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本专利技术的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸亚铁锂正电极材料的制备方法，其特征在于：(1)将锂盐、亚铁盐、掺杂剂与还原剂均匀混合，加入待球磨固体体积的1/10至10倍体积的湿磨介质，混合均匀；(2)加入磷酸盐，混入次亚磷酸或次亚磷酸盐，再加入依据反应物质量计算的生成物磷酸亚铁锂质量的1％‑20％的含碳化合物或碳粉，球磨3‑15小时，在50‑105℃下真空干燥；(3)干燥的粉体至于惰性气体或弱还原气氛中，按照0.5℃/min‑30℃/min的升温速度加热至200℃‑500℃温度区间的任意温度下，保持温度煅烧3‑5小时，冷却至室温制得母体预烧料；(4)母体预烧料中加入待球磨固体体积的1/10‑10倍体积的湿磨介质，球磨3‑5小时，在50‑105℃下真空干燥；(5)干燥的粉体至于惰性气体或弱还原气氛中，按照0.5℃/min‑30℃/min的升温速度加热至500℃‑850℃区间的任意温度，保持温度煅烧3‑24小时，制得磷酸亚铁锂。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸亚铁锂正电极材料的制备方法，其特征在于：(1)将锂盐、亚铁盐、掺杂剂与还原剂均匀混合，加入待球磨固体体积的1/10至10倍体积的湿磨介质，混合均匀；(2)加入磷酸盐，混入次亚磷酸或次亚磷酸盐，再加入依据反应物质量计算的生成物磷酸亚铁锂质量的1％-20％的含碳化合物或碳粉，球磨3-15小时，在50-105℃下真空干燥；(3)干燥的粉体至于惰性气体或弱还原气氛中，按照0.5℃/min-30℃/min的升温速度加热至200℃-500℃温度区间的任意温度下，保持温度煅烧3-5小时，冷却至室温制得母体预烧料；(4)母体预烧料中加入待球磨固体体积的1/10-10倍体积的湿磨介质，球磨3-5小时，在50-105℃下真空干燥；(5)干燥的粉体至于惰性气体或弱还原气氛中，按照0.5℃/min-30℃/min的升温速度加热至500℃-850℃区间的任意温度，保持温度煅烧3-24小时，制得磷酸亚铁锂。2.根据权利要求1所述的磷酸亚铁锂正电极材料的制备方法，其特征在于：当反应物种含有次亚磷酸时，反应物的摩尔比为Li+∶Fe2+∶PO43-∶NaH2PO2∶掺杂剂＝x∶y∶(1-z)∶k∶m，其中，0.9≤x...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国林，王建琴，
申请(专利权)人：江苏元景锂粉工业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32