一种磷酸盐正极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磷酸盐正极材料的制备方法，包括以下步骤：将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应，得到磷酸盐正极材料产物。本发明专利技术可以在较低的温度和压力条件下，甚至是常温常压条件下进行反应，反应时间短，工艺简单、安全、耗能低，有效降低了碳排放。低了碳排放。低了碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸盐正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种磷酸盐正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]磷酸盐正极材料，由于其容量高、循环寿命长、热稳定性好、环境友好、成本低等特点，被广泛应用于电动汽车和大规模的储能设施，占有整个锂离子电池市场的三分之一。目前制备磷酸盐正极材料的方法主要是水热法和固相烧结法，其中，水热法需要在高压的环境下进行反应，对设备具有较高的要求，存在压力过大的安全隐患，而且产生的废水多，工艺复杂；而高温固相法则需要在500℃以上进行反应，需要耐高温设备，且耗能大，反应时间长。为了降低能耗，减少碳排放，亟需发展出一种低碳环保且安全的磷酸盐正极材料的制备方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种磷酸盐正极材料的制备方法，本专利技术提供的磷酸盐正极材料的制备方法可以在较低的温度和压力条件下进行，降低了能耗以及碳排量。
[0004]本专利技术提供了一种磷酸盐正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0005]将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应，得到磷酸盐正极材料；
[0006]所述磷酸盐为橄榄石结构，为M
x
N
y
PO4，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，0≤x≤0.1，0.9≤y≤1；
[0007]所述磷酸盐正极材料为Q1‑
z
M
a
N
b
PO4，Q为Li、Na、K中的一种或多种，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，
‑
0.1≤z≤0.1，0≤a≤0.1，0.9≤b≤1。
[0008]优选的，所述反应的温度≤50℃，所述反应的压力≤0.5MPa。
[0009]优选的，所述锂源选自氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、草酸锂、硫酸锂、氯化锂、碳酸锂、碳酸氢锂、甲酸锂和四硼酸锂中的一种或多种；
[0010]所述钠源选自氢氧化钠、醋酸钠、硝酸钠、草酸钠、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碘化钠、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种。
[0011]所述钾源选自氢氧化钾、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾、碘化钾、亚硫酸钾和亚硫酸氢钾中的一种或多种。
[0012]优选的，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫化氢、二氧化硫、草酸盐、碘盐、甲醛、硼氢化钠、抗坏血酸和硫化钠中的一种或多种。
[0013]优选的，所述锂源中锂、钠源中钠和钾源中钾的至少一种的摩尔数与所述磷酸盐的摩尔比为(1～5)：1；
[0014]所述还原剂与所述磷酸盐的摩尔比为(0.1～5):1。
[0015]优选的，所述磷酸盐按照如下方法进行制备：
[0016]将磷酸盐碱金属化合物、氧化剂、酸和水混合进行反应，得到磷酸盐。
[0017]优选的，所述氧化剂选自过氧化氢、氧气、臭氧、过氧化钠、次氯酸、次碘酸和过氧乙酸中的一种或多种；
[0018]所述酸选自硫酸、盐酸、硝酸、碳酸和草酸中的一种或多种；
[0019]将磷酸盐碱金属化合物、氧化剂、酸和水混合进行反应的温度为0～100℃，时间为0.1～10h。
[0020]优选的，将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应的温度为0～50℃，压力为0.08～0.5MPa，时间为0.1～10小时。
[0021]优选的，将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应可以为常温常压条件。
[0022]优选的，将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应后，得到固液混合物；
[0023]将所述固液混合物依次进行过滤、水洗、干燥，得到磷酸盐正极材料。
[0024]与现有技术相比，本专利技术提供了一种磷酸盐正极材料的制备方法，包括以下步骤：将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应，得到磷酸盐正极材料；所述磷酸盐为橄榄石结构，为M
x
N
y
PO4，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，0≤x≤0.1，0.9≤y≤1。所述磷酸盐正极材料为Q1‑
z
M
a
N
b
PO4，Q为Li、Na、K中的一种或多种，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，
‑
0.1≤z≤0.1，0≤a≤0.1，0.9≤b≤1。本专利技术可以在较低的温度和压力条件下，甚至是常温常压条件下进行反应，反应时间短，工艺简单、安全、耗能低，有效降低了碳排放，具有极大的成本优势。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1制备的磷酸铁锂材料的XRD图；
[0026]图2为本专利技术实施例1制备的磷酸铁锂材料的充放电曲线图；
[0027]图3为本专利技术制备的磷酸铁材料的XRD图；
[0028]图4为市售磷酸铁材料的XRD图；
[0029]图5为本专利技术制备的磷酸铁与市售磷酸铁的XRD比较图；
[0030]图6为对比例2反应前后固体XRD晶型比较；
[0031]图7为本专利技术制备的掺杂Al的磷酸铁的XRD图；
[0032]图8为本专利技术实施例6制备的磷酸铁钠材料的XRD图。
具体实施方式
[0033]本专利技术提供了一种磷酸盐正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0034]将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应，得到磷酸盐正极材料；
[0035]所述磷酸盐为橄榄石结构，为M
x
N
y
PO4，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、
Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，0≤x≤0.1，0.9≤y≤1。
[0036]所述磷酸盐正极材料为Q1‑
z
M
a
N
b
PO4，Q为Li、Na、K中的一种或多种，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，
‑
0.1≤z≤0.1，0≤a≤0.1，0.9≤b≤1。
[0037]本专利技术首先将锂源、钠源和钾源中的至少一种溶解于水中，得到含有锂离子和/或钠离子和/或钾离子的溶液，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锂源、钠源和钾源中的至少一种、磷酸盐、还原剂和水混合进行反应，得到磷酸盐正极材料；所述反应的温度≤50℃；所述磷酸盐为橄榄石结构，为M
x
N
y
PO4，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，0≤x≤0.1，0.9≤y≤1；所述磷酸盐正极材料为Q1‑
z
M
a
N
b
PO4，Q为Li、Na、K中的一种或多种，M为Li、Na、K、Ca、Al、Mg、Cu、F、B、Ni、Co、Mn、Ti、Nb、Sn、Mo、W中的一种或多种，N为Fe、Mn、Co、Ni中的一种或多种，
‑
0.1≤z≤0.1，0≤a≤0.1，0.9≤b≤1。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的压力≤0.5Mpa。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源选自氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、草酸锂、硫酸锂、氯化锂、碳酸锂、碳酸氢锂、甲酸锂和四硼酸锂中的一种或多种；所述钠源选自氢氧化钠、醋酸钠、硝酸钠、草酸钠、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碘化钠、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种；所述钾源选自氢氧化钾、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾、碘化钾、亚硫酸钾和亚硫酸氢钾中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏永高，高洁，刘翔，张国栋，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：