本发明专利技术涉及一种拓宽磷酸亚铁锂烧结温度范围的方法，其特征在于，磷酸亚铁锂制备原料中的铁源由不同的含铁化合物组成，通过调节不同铁源组分的比例关系来实现磷酸亚铁锂烧结温度范围的拓宽。本发明专利技术还提供了一种磷酸亚铁锂的制备方法，利用上述拓宽磷酸亚铁锂烧结温度的方法来制备磷酸亚铁锂，可以实现在较宽的温度范围内制备磷酸亚铁锂，减少了对烧结设备精确度和可靠性的依赖，提高了磷酸亚铁锂制备批次的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子正极材料磷酸亚铁锂的烧结制备，尤其涉及一种拓宽磷酸亚铁锂烧结温度的方法，属于能源材料制备
技术介绍
磷酸亚铁锂由于安全性能好、循环寿命长、原料便宜有望成为动力电池首选正极材料。但是磷酸亚铁锂材料的批次稳定性一直受到行业的诟病，除了混料形成的不稳定原因外，磷酸亚铁锂材料制备工艺控制，特别是烧结温度的波动对材料性能的影响很大。尤其对于包覆的磷酸亚铁锂材料来说，有机物在煅烧过程中放出大量的热，会促使煅烧粉体局部温度波动更大，即便选购优良的煅烧设备也很难有效的控制温度。 磷酸亚铁锂材料的工业制备路线按照原料的不同，主要分为三种铁红路线、草酸亚铁路线和磷酸铁路线。三种路线都是先把一定比例的原料进行混合，然后严格控制烧结温度和烧结时间通过高温烧结制备磷酸亚铁锂材料。为了保证产物磷酸亚铁锂中的铁为正二价，煅烧环境通常是在一定的还原气氛中进行的。磷酸亚铁锂材料的煅烧温度的确定主要是保证磷酸亚铁锂材料中没有铁的其他杂质，如铁单质和正三价铁化合物。每种磷酸亚铁锂材料的烧结温度虽然因其所使用的原料的物理化学性质不同而略有微小差别，但是每种合成方法中的烧结温度只有很窄的温度范围可以调整，这么窄小的温度范围要求磷酸亚铁锂材料烧结炉子内部温度分布非常均匀，而大部分炉子是依靠热传导传递热量，所以炉子中的温度梯度分布是客观存在的，这种温度梯度的存在造成了目前磷酸亚铁锂材料批次波动的一个重要原因。目前研究工作者对磷酸亚铁锂材料的制备已经研究很透彻，而对材料生产的工艺研究却是很少。因此，如何能拓宽磷酸亚铁锂材料的烧结温度，减少对设备精确度和可靠性的依赖，具有非常重要的现实意义，成为了锂离子正极材料磷酸亚铁锂制备领域亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种拓宽磷酸亚铁锂烧结温度范围的方法，该方法通过添加不同铁源并调节不同铁源组分的比例关系来拓宽磷酸亚铁锂材料烧结温度范围，从而实现在较宽的温度范围内制备磷酸亚铁锂，有利于提高磷酸亚铁锂制备批次的稳定性。本专利技术的一个方面，提供了一种拓宽磷酸亚铁锂烧结温度范围的方法，其特征在于，磷酸亚铁锂制备原料中的铁源由不同的含铁化合物组成，通过调节不同铁源组分的比例关系来实现磷酸亚铁锂烧结温度范围的拓宽。根据本专利技术的一个具体但非限制性的实施方案，所述铁源包括至少一种降低烧结温度的铁源和/或至少一种提高烧结温度的铁源。具体地，降低烧结温度的铁源为铁的有机物，优选为草酸亚铁。提高烧结温度的铁源为铁的无机物，优选为铁红、磷酸铁、磷化铁、焦磷酸铁和过磷酸铁中的一种或多种。根据本专利技术的一个具体但非限制性的实施方案，所述铁源中有至少一种含铁化合物为主要铁源,其中主要铁源占整个铁源的80-100质量％，其它的各种铁源占整个铁源的0-20质量％。根据本专利技术的一个具体但非限制性的实施方案，以磷酸铁为主要铁源的烧结温度范围为670°C 800°C;或者以草酸亚铁为主要铁源的烧结温度范围为650°C 750°C;或者以铁红为主要铁源的烧结温度范围为700°C 850°C。根据本专利技术的一个具体但非限制性的实施方案，所述铁源中各种组分的比例根据烧结炉各段的温度及物料在各段的烧结停留时间来调节。本专利技术的另一方面，提供了一种磷酸亚铁锂的制备方法，所述磷酸亚铁锂通过煅烧的方法制备，用上述方法来拓宽烧结温度范围。 本专利技术的有益效果主要体现在I、本专利技术通过添加不同铁源并调节不同铁源组分的比例以实现磷酸亚铁锂材料烧结温度范围的拓宽，从而可以在较宽的温度范围内制备磷酸亚铁锂，减少了对烧结设备精确度和可靠性的依赖，有利于提高磷酸亚铁锂批次的稳定性。2、磷酸亚铁锂材料烧结温度的拓宽，实现了在较高的温度下制备磷酸亚铁锂，从而使磷酸亚铁锂晶体发育更完整，同时有利于提高磷酸亚铁锂材料的循环使用寿命，而材料的其他性能没有受到影响。3、相对于以纯的磷酸铁或草酸亚铁为原料的制备工艺来说，原料中加入无机铁源如铁红等，降低了原材料成本。附图说明图IA为碳酸锂的TG-DSC曲线图。图IB为蔗糖的TG-DSC曲线图。图IC为磷酸铁的TG-DSC曲线图。图ID为以磷酸铁为主相的混合铁源的TG-DSC曲线图。图2为本专利技术实施例3用混合铁源制备的磷酸亚铁锂粉体的XRD图谱。图3为本专利技术实施例3用混合铁源制备的磷酸亚铁锂粉体的扫描电镜照片。图4为本专利技术实施例3用混合铁源制备的磷酸亚铁锂粉体做成电池进行测试，得到的电池循环曲线，循环条件室温，IC充放电，充电至3. 65V，放电至2. 5V。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利的专利技术人在长期的磷酸亚铁锂工业化生产实践中发现，每种磷酸亚铁锂材料的制备烧结温度因其使用的原料的物理化学性质不同而略有微小的差别。例如，铁红和磷酸铁因为它们的化学性质、比重、粒径的不同，烧结温度便有差别。磷酸铁由于具有和磷酸亚铁锂相同的结构，在制备磷酸亚铁锂材料的时候，锂原子作为嵌入方式进入磷酸铁，所以烧结温度较铁红工艺低。而草酸亚铁由于属于金属有机物，由它作为原料制备磷酸亚铁锂的烧结温度比另外两种原料的烧结温度更低。除了属于金属有机物煅烧过程中自身放热的原因外，草酸亚铁是由草酸和硫酸亚铁反应结晶制备得到，因此制得的磷酸亚铁锂粒径更小。专利技术人由此提出在磷酸亚铁锂的三种合成方法-铁红路线、草酸亚铁路线和磷酸铁路线中，以其中任意一种方法所用的原料为主要原料，通过添加其它不同铁源，并根据实际情况调节铁源中各种组分以达到合适的比例，即可达到拓宽磷酸亚铁锂材料烧结温度范围的目的。有些铁源的添加可以降低磷酸亚铁锂材料的烧结温度，而有些铁源的添加则可以提高烧结温度。其中，降低烧结温度的化学物质主要为一些铁的有机化合物，如草酸亚铁；而升高磷酸亚铁锂烧结温度的化学物质主要为一些无机铁盐，如铁红、磷酸铁、磷化铁、焦磷酸铁、过磷酸铁等。可选择添加一种或多种降低或提高烧结温度的铁源，也可选择同时添加降低和提高烧结温度的铁源以拓宽烧结温度。例如如果以磷酸铁为主要原料，则可添加草酸亚铁以降低烧结温度，或者添加铁红以提高烧结温度，两者也可同时添加共同拓宽烧结温度。如果以铁红为主要原料，则可添加草酸亚铁或磷酸铁或两者同时添加。如果以草酸亚铁为主要原料，则可添加磷酸铁或铁红或两者同时添加。优选主要铁源占整个铁源 的80-100% (以质量百分比计)，其它各种铁源占整个铁源的0-20% (以质量百分比计)。为了研究合理的温度范围，专利技术人对磷酸亚铁锂制备的各种原料进行了 TG - DSC测试。首先对磷酸亚铁锂制备中作为锂源和碳源而经常使用的原料-碳酸锂和蔗糖分别进行TG - DSC测试。图IA为碳酸锂的TG-DSC曲线图，从图IA中看出碳酸锂在736°C时开始吸热发生熔化，随着温度的进一步升高开始分解失重。图IB为蔗糖的TG-DSC曲线图，从图IB中可以看出蔗糖在氮气气氛下在195°C发生熔化，直至700°C左右分解完全。然后对磷酸铁进行TG - DSC测试。图IC为磷酸铁的TG-DSC曲线图，从图IC中可以看出磷酸铁在氮气气氛下依次经历失水和晶体转化的过程，至718°C才转化成稳定的晶体结构。这说明以单一磷酸铁为铁源制备磷酸亚铁锂的烧结温度至少要在718°C。之后，专利技术人又对以磷酸铁为主相的混合铁源进行T本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种拓宽磷酸亚铁锂烧结温度范围的方法，其特征在于，磷酸亚铁锂制备原料中的铁源由不同的含铁化合物组成，通过调节不同铁源组分的比例关系来实现磷酸亚铁锂烧结温度范围的拓宽。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：臧宁，佘建中，陈锋强，宋亚娟，金晶，
申请(专利权)人：浙江长兴绿色动力能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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