【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池正极材料，具体而言，涉及一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法。
技术介绍
1、自2009年开始，国家重视新能源行业的发展，各类电动交通工具成为磷酸铁锂主要应用领域。尽管橄榄石型磷酸铁锂结构稳定、安全且循环性好，但其本身存在电子电导率低、锂离子扩散系数低、振实密度低等缺点。因此需要对磷酸铁锂作掺杂处理，与单纯碳包覆相比，n掺杂碳包覆可以增强碳、石墨烯、碳纳米管等材料的电子传导性能，n掺杂改性磷酸铁锂材料有潜力作为高比能力的电极材料大规模应用。目前大多数厂家主要采用蔗糖、葡萄糖、peg等碳源进行包覆，但碳包覆会存在不均匀或有缺陷的现象。通常，为进一步改善碳包覆缺陷的现象，会采用氮掺杂来改善碳层。煅烧过程中会利用惰性气体氮气进行保护，防止二价铁离子氧化成三价铁离子，防止对残碳的损耗。
2、如公开号为cn105261741a的专利提出的一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，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。酚醛树脂作溶剂和分散剂的同时，还作包覆用碳源。可以保证磷酸铁锂制备过程，各物料混合更加均匀，但液相掺杂工业化应用相比固相法，容易造成锂源的浪费，且为了消除li/fe原子的混排以及进一步提高磷酸铁锂的容量，后续也仍然需要进一步煅烧，与固相法直接煅烧无异，因此液相法不适用于磷酸铁锂工业化生产，且因
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，以解决现有液相法制备磷酸铁锂浪费锂源，不易进行元素掺杂，且掺杂效果不好的技术问题。
2、本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：
3、一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括如下步骤：
4、s1：氮掺杂酚醛树脂的制备：将甲醛与苯酚混合，加入催化剂，升温至80～90℃，再加入三聚氰胺后反应5min～15min，真空干燥，得到氮掺杂酚醛树脂；
5、s2：掺杂剂溶液的制备：将表面活性剂、氮掺杂酚醛树脂和硼源加入脱盐水溶解混合得到掺杂剂溶液；
6、s3：前驱体溶液的制备：将表面活性剂、磷盐、铁盐和锂盐加入脱盐水中溶解混合得到前驱体溶液；
7、s4：前驱体产物的制备：将所述前驱体溶液与所述掺杂剂溶液混合，高温高压反应得到前驱体产物，所述前驱体产物洗涤后烘干粉碎；
8、s5：将粉碎后前驱体产物，在氮气保护下，在650℃～800℃下煅烧4h～6h，得到磷酸铁锂复合材料。
9、采用本技术方案，在制备过程中，磷盐、铁盐、锂盐均是以液体形式存在，在前驱体溶液中，通过添加表面活性剂，而锂盐吸附足量表面活性剂，可以减少反应过程中的浪费流失，且可以在形成磷酸铁锂过程中，增加体系混匀程度；液相中部分含氮酚醛树脂会嵌入磷酸铁锂晶格中，从内部改善磷酸铁锂结构而提高电子电导率，通过氮掺杂酚醛树脂对磷酸铁锂复合材料进行氮掺杂，提高氮掺杂效率和均匀度，氮掺杂的同时在水热过程中添加硼源进行硼掺杂，氮掺杂与硼掺杂协同作用，进入晶格代替磷的位置，提高磷酸铁锂电化学性能；水热法制备磷酸铁锂复合材料时，加入表面活性剂，形成三维多孔形貌的磷酸铁锂，为电子和离子提供快速传输的通道，而且扩大比表面积，减小壁厚，促进电荷转移和提高锂离子转移速率。
10、优选的，在所述步骤s1中，以甲醛与苯酚总量为100wt％计，所述三聚氰胺添加量为2.5wt％～3.5wt％。
11、优选的，在所述步骤s2中，所述硼源为硼酸、氧化硼和硼酸盐中的至少一种，所述硼源与所述三聚氰胺硼氮比为3.8～4.2：1；以掺杂剂溶液为100wt％计，所述表面活性剂的添加量为5wt％～7wt％。所述氮掺杂酚醛树脂添加量为8wt％～12wt％，余量为硼源及脱盐水。
12、优选的，在所述步骤s3中，所述磷盐、铁盐、锂盐的摩尔比为0.965～0.98：1：1.01～1.04；以前驱体溶液为100wt％计，所述表面活性剂的添加量为10wt％～15wt％。
13、优选的，在所述步骤s2和s3中，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
14、优选的，在所述步骤s1中，所述甲醛与苯酚的摩尔比为1.0～1.2：1。
15、优选的，在所述步骤s1中，所述催化剂为乙酸、乙酸酐和十二烷基苯磺酸的至少一种。
16、优选的，在所述步骤s1中，加入催化剂后，先升温至80～90℃，再加入三聚氰胺，反应8min～12min，最后于100℃真空干燥，得到氮掺杂酚醛树脂。
17、优选的，在所述步骤s4中，所述前驱体溶液与所述掺杂剂溶液的添加量之比为1.9～2.1:1。
18、优选的，在所述步骤s4中，所述前驱体溶液与掺杂剂溶液在高压反应釜中进行反应，高压反应釜在180℃下，转速为400r/min，反应3h得到前驱体产物。
19、采用本技术方案，在水热法中，磷酸铁锂颗粒尺寸会随着水热温度的升高而增大，在180℃时，磷酸铁锂颗粒具有最好的形貌，微粒尺寸在1μm～2μm。
20、本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
21、1、本专利技术在制备过程中，磷盐、铁盐、锂盐均是以液体形式存在，在形成磷酸铁锂过程中，液相中部分含氮酚醛树脂会渗透到晶体间空隙中，从内部改善磷酸铁锂结构而提高电子电导率；
22、2、本专利技术通过氮掺杂酚醛树脂对磷酸铁锂复合材料进行氮掺杂，提高氮掺杂效率和均匀度，氮掺杂的同时在水热过程中添加硼源进行硼掺杂，氮掺杂与硼掺杂协同作用，进入晶格代替磷的位置，提高磷酸铁锂电化学性能；
23、3、本专利技术水热法制备磷酸铁锂复合材料时，加入表面活性剂，形成三维多孔形貌的磷酸铁锂，为电子和离子提供快速传输的通道，而且扩大比表面积，减小壁厚，促进电荷转移和提高锂离子转移速率。
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1.一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S1中，以甲醛与苯酚的总量为100wt％计，所述三聚氰胺添加量为2.5wt％～3.5wt％。
3.根据权利要求2所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述硼源为硼酸、氧化硼和硼酸盐中的至少一种，所述硼源与所述三聚氰胺硼氮比为3.8～4.2：1；以掺杂剂溶液为100wt％计，所述表面活性剂的添加量为5wt％～7wt％，所述氮掺杂酚醛树脂添加量为8wt％～12wt％，余量为硼源及脱盐水。
4.根据权利要求3所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述磷盐、铁盐、锂盐的摩尔比为0.965～0.98：1：1.01～1.04；以前驱体溶液为100wt％计，所述表面活性剂的添加量为10wt％～15wt％。
5.根据权利要求4所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S2和
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述甲醛与苯酚的摩尔比为1.0～1.2：1。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述催化剂为乙酸、乙酸酐和十二烷基苯磺酸的至少一种。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S1中，加入催化剂后，升温至80～90℃，再加入三聚氰胺，反应8min～12min，最后于100℃真空干燥，得到氮掺杂酚醛树脂。
9.根据权利要求1-5任一项所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述前驱体溶液与所述掺杂剂溶液的添加量之比为1.9～2.1:1。
10.根据权利要求1-5任一项所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述前驱体溶液与掺杂剂溶液在高压反应釜中进行反应，高压反应釜在180℃下，转速为400r/min，反应3h得到前驱体产物。
...【技术特征摘要】
1.一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤s1中，以甲醛与苯酚的总量为100wt％计，所述三聚氰胺添加量为2.5wt％～3.5wt％。
3.根据权利要求2所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤s2中，所述硼源为硼酸、氧化硼和硼酸盐中的至少一种，所述硼源与所述三聚氰胺硼氮比为3.8～4.2：1；以掺杂剂溶液为100wt％计，所述表面活性剂的添加量为5wt％～7wt％，所述氮掺杂酚醛树脂添加量为8wt％～12wt％，余量为硼源及脱盐水。
4.根据权利要求3所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤s3中，所述磷盐、铁盐、锂盐的摩尔比为0.965～0.98：1：1.01～1.04；以前驱体溶液为100wt％计，所述表面活性剂的添加量为10wt％～15wt％。
5.根据权利要求4所述的一种液相法氮掺杂酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：在所述步骤s2和s3中，所述表面活性剂为十二烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：甯尚学，罗显明，郝付勇，付全军，吕德斌，
申请(专利权)人：四川龙蟒磷化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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