一种磷酸铁锂-富锂锰基双相电极材料的原位制备方法技术

本发明专利技术属于电极材料技术领域，公开了一种磷酸铁锂

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法


[0001]本专利技术属于电极材料
，尤其涉及一种磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法。

技术介绍

[0002]目前，电子或电器装置、设备中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端。输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极。电极有各种类型，如阴极、阳极、焊接电极、电炉电极等。在电池中电极一般指与电解质溶液发生氧化还原反应的位置。电极有正负之分，一般正极为阴极，获得电子，发生还原反应，负极则为阳极，失去电子发生氧化反应。电极可以是金属或非金属，只要能够与电解质溶液交换电子，即成为电极；然而，现有磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法采用的原料聚磷酸铵抗水性差，导致制备得到的磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料抗水性差，且影响制备效率。因此，亟需设计一种新的磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法采用的原料聚磷酸铵抗水性差，导致制备得到的磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料抗水性差，且影响制备效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法。
>[0005]本专利技术是这样实现的，一种磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法，所述磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法包括以下步骤：
[0006]步骤一，进行原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵的制备：利用三聚氰胺和甲醛溶液制得预聚体；将聚磷酸铵和水混合后加入预聚体，再加入引发剂、有机溶剂和混合物反应，烘干，粉碎，得到原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵；
[0007]步骤二，进行醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液的制备：将单水氢氧化锂与纯水混合搅拌溶解至清亮后加入冰醋酸，调节反应体系的pH值到7，与原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵的水溶液混匀，得到醋酸锂和聚磷酸铵混合悬浊液；
[0008]步骤三，进行有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体的制备：将纳米富锂锰基化合物粉末加入到醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液中并滴定，静置后过滤，将滤渣清洗后干燥，并加入到有机碳源的溶液中搅匀后过滤，将滤渣清洗后干燥，得到有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末；
[0009]步骤四，进行磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的制备：将有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末进行焙烧，将无机碳源与得到的焙烧产物混匀后加入粘结剂并搅拌均匀；将得到的碳包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相正极浆料涂布于铝箔基底上并烘
干压制，得到磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料。
[0010]进一步，所述步骤一中的原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵的制备方法包括：
[0011](1)以氨气为载体，硅胶为催化剂，将尿素进行沸腾反应，分解生成氰酸并缩合生成的三聚胺气体经冷却捕集，溶解，除去杂质，重结晶得三聚氰胺；
[0012](2)将步骤(1)制备得到的三聚氰胺与甲醛溶液、水按照一定的比例混合均匀后置于混合器中，控制反应pH、反应温度、反应时间，生成预聚体；
[0013](3)将聚磷酸铵和水按照一定比例混合均匀，控制pH、反应温度，加入预聚体反应一定时间，烘干，粉碎得到三聚氰胺甲醛树脂改性的聚磷酸铵；
[0014](4)向所述三聚氰胺甲醛树脂改性的聚磷酸铵中加入引发剂和有机溶剂，搅匀，再加入由丙烯酸与丙烯酸酯类物质混合而成的混合物，控制温度，进行反应，烘干，粉碎后得到原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵粉末。
[0015]进一步，所述步骤(1)中的沸腾反应为：于380～400℃下反应15～20min；
[0016]所述步骤(2)中的反应pH为8，反应温度为80～85℃，反应时间为40～60min；所述三聚氰胺的浓度为20～25wt％，所述甲醛的浓度为12～15wt％；
[0017]所述步骤(3)中的聚磷酸铵和水按照70～90：100的比例混合，所述预聚体和聚磷酸铵按照1：6的比例添加，并于120～150℃条件下干燥至恒重；
[0018]所述步骤(4)中的引发剂为有机过氧化物或过硫酸盐中的至少一种；所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、苯或甲苯中的至少一种。
[0019]进一步，所述步骤二中的醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液的制备方法包括：
[0020](1)通过搅拌机将单水氢氧化锂与纯水按一定的重量比搅拌溶解至清亮，加入与锂元素一定摩尔比的冰醋酸，搅拌混合均匀，得到反应体系；
[0021](2)利用氢氧化锂或冰醋酸调节反应体系的pH值到7；检测pH值无变化后，过滤除去不溶性杂质，得到醋酸锂的水溶液；
[0022](3)将醋酸锂的水溶液和步骤一制备得到的原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵的水溶液混合搅拌均匀，得到醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液。
[0023]进一步，所述步骤(1)中的单水氢氧化锂与纯水按重量比为1：2的比例搅拌溶解，所述冰醋酸与锂元素的摩尔比为1：1；
[0024]所述步骤(3)中的醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液的浓度为0.05～6.5mol/L。
[0025]进一步，所述步骤三中的有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体的制备方法包括：
[0026](1)将纳米富锂锰基化合物粉末加入到醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液中并在继续搅拌的条件下采用氯化亚铁的水溶液进行滴定，使磷酸铁锂在纳米富锂锰基粉末上形核生长，得到磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体浆液；
[0027](2)将得到的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体浆液静置后过滤，得到的滤渣用去离子水清洗后干燥，得到磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末；
[0028](3)将得到的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末加入到有机碳源的溶液中搅拌均匀后过滤，将滤渣用去离子水清洗后干燥，得到有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末。
[0029]进一步，所述步骤(1)中的醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液中醋酸锂和聚磷酸铵
的总质量与纳米富锂锰基粉末的质量比为0.3～2.5：1；
[0030]所述步骤(2)中的静置时间为2h以上，所述步骤(3)中的有机碳源的质量为磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末质量的81％。
[0031]进一步，所述步骤四中的磷酸铁锂
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法包括以下步骤：步骤一，进行原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵的制备：利用三聚氰胺和甲醛溶液制得预聚体；将聚磷酸铵和水混合后加入预聚体，再加入引发剂、有机溶剂和混合物反应，烘干，粉碎，得到原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵；步骤二，进行醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液的制备：将单水氢氧化锂与纯水混合搅拌溶解至清亮后加入冰醋酸，调节反应体系的pH值到7，与原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵的水溶液混匀，得到醋酸锂和聚磷酸铵混合悬浊液；步骤三，进行有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体的制备：将纳米富锂锰基化合物粉末加入到醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液中并滴定，静置后过滤，将滤渣清洗后干燥，并加入到有机碳源的溶液中搅匀后过滤，将滤渣清洗后干燥，得到有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末；步骤四，进行磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的制备：将有机碳源包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相前驱体粉末进行焙烧，将无机碳源与得到的焙烧产物混匀后加入粘结剂并搅拌均匀；将得到的碳包覆的磷酸铁锂
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富锂锰基双相正极浆料涂布于铝箔基底上并烘干压制，得到磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料。2.如权利要求1所述的磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法，其特征在于，所述步骤一中的原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵的制备方法包括：(1)以氨气为载体，硅胶为催化剂，将尿素进行沸腾反应，分解生成氰酸并缩合生成的三聚胺气体经冷却捕集，溶解，除去杂质，重结晶得三聚氰胺；(2)将步骤(1)制备得到的三聚氰胺与甲醛溶液、水按照一定的比例混合均匀后置于混合器中，控制反应pH、反应温度、反应时间，生成预聚体；(3)将聚磷酸铵和水按照一定比例混合均匀，控制pH、反应温度，加入预聚体反应一定时间，烘干，粉碎得到三聚氰胺甲醛树脂改性的聚磷酸铵；(4)向所述三聚氰胺甲醛树脂改性的聚磷酸铵中加入引发剂和有机溶剂，搅匀，再加入由丙烯酸与丙烯酸酯类物质混合而成的混合物，控制温度，进行反应，烘干，粉碎后得到原位聚合双层包覆改性聚磷酸铵粉末。3.如权利要求2所述的磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的沸腾反应为：于380～400℃下反应15～20min；所述步骤(2)中的反应pH为8，反应温度为80～85℃，反应时间为40～60min；所述三聚氰胺的浓度为20～25wt％，所述甲醛的浓度为12～15wt％；所述步骤(3)中的聚磷酸铵和水按照70～90：100的比例混合，所述预聚体和聚磷酸铵按照1：6的比例添加，并于120～150℃条件下干燥至恒重；所述步骤(4)中的引发剂为有机过氧化物或过硫酸盐中的至少一种；所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、苯或甲苯中的至少一种。4.如权利要求1所述的磷酸铁锂
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富锂锰基双相电极材料的原位制备方法，其特征在于，所述步骤二中的醋酸锂和聚磷酸铵的混合悬浊液的制备方法包括：(1)通过搅拌机将单水氢氧化锂与纯水按一定的重量比搅拌溶解至清亮，加入与锂元素一定摩尔比的冰醋酸，搅拌混合均匀，得到反应体系；
(2)利用氢氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇志，全军，陈晗，史磊，周伟，向楷雄，
申请(专利权)人：广西汇元锰业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：