本发明专利技术公开了一种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，是首先将二价铁盐和磷酸溶液混合，在空气气氛下于70～100℃进行氧化反应0.5～2小时，制得无定形的磷酸铁沉淀；然后将磷酸铁沉淀与锂盐混合，再加入还原剂；最后将混合物球磨后焙烧，降到室温，即得。本发明专利技术的制备方法具有原料价廉易得、化学成份和物相成份均匀、原料成分和产物配方很容易控制、制备工艺简单、无需特殊设备、制备周期短等优点，适合工业化生产要求；且所制得的磷酸铁锂材料的比容量高，循环性能优良，具有稳定的充放电电压平台，更能满足作为锂离子电池的正极材料的性能要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，具体说，是涉及ー种采用空气氧化结合碳热还原エ艺制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，属于电池材料制备
技术介绍
锂离子电池的正极材料是制约锂离子电池发展的瓶颈，其决定着锂离子电池的性能、价格及其发展。因此，研究和开发高性能的正极材料已成为锂离子电池发展的关键所在。自1997年首次报道了磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料具有较高的理论比容量 (170mAh/g),大于已商品化的LiCoO2的实际放电比容量140mAh/g,且具有无毒,对环境友好，原材料来源丰富、低廉的价格和优良的热稳定性等特点，成为近年来研究的热点。目前，磷酸铁锂的合成方法主要有固相合成法、水热法、碳还原法和溶胶ー凝胶法等，其中固相合成法是最成熟的方法，该方法简单方便，容易操作，但由于是固相反应，该方法合成周期长，产物的批次稳定性难以控制，原料的种类也由于限制在必须是分解性盐而适用范围狭小；液相法是ー个很有效的方法，在无机材料的合成中利用液相法获得了许多性能良好的材料，由于液相法合成是在分子水平上均匀混合反应物，具有产物的批次稳定，容易控制，合成路线易于调整，反应物可选择范围广等优点。液相法中的溶胶ー凝胶法和水热法都可以获得晶型完整的磷酸铁锂，但受到了制备エ艺复杂或设备要求高等制約。Journal of the Electrochemical Society, 2002,149 (7) A886-89 中，以 Fe (NH4)2 (SO4)2、NH4H2PO4和H2O2为原料首先合成FePO4,然后用LiI还原FePO4,在550°C还原气氛下加热I小时制备磷酸铁锂。该方法可制得电化学性能优良的材料，但是所用的LiI价格昂贵，不合适エ业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，以满足锂离子电池正极材料的性能和エ业化生产的要求。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下ー种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，包括如下步骤a)将ニ价铁盐和磷酸溶液混合，在空气气氛下于70 100°C进行氧化反应O. 5 2小时，其中ニ价铁盐与磷酸的摩尔比为I : O. 5 I : 1，铁盐中的铁在溶剂中的浓度为O. I I. Omol/L,制得无定形的磷酸铁沉淀；b)将步骤a)得到的磷酸铁沉淀过滤、洗净并干燥，然后将其与锂盐按摩尔比为I : I I : I. I混合，随后加入还原剂，将混合物球磨后焙烧，降到室温，即得微球形锂离子电池正极材料磷酸铁锂。所述的ニ价铁盐推荐为硫酸亚铁或硫酸亚铁氨。步骤b)中的干燥温度推荐为60 100°C。所述的锂盐推荐为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂。所述的还原剂推荐为聚こニ醇或石墨碳。当还原剂为聚こニ醇时，聚こニ醇与磷酸铁的配比推荐为250g : Imol0步骤b)中的焙烧エ艺推荐为在氮气或氩气或两者的混合气氛中，以5 30°C /min加热速率升温至400°C保温2 6小时，然后继续升温至600 800°C，恒温焙烧6 10小时。步骤b)中的降到室温的速率推荐控制在I 20°C /min。 与现有技术方法相比，本专利技术制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法具有以下显著优点本专利技术采用价廉易得的ニ价铁盐为起始原料，以空气为氧化剂，制得无定形的磷酸铁沉淀，具有成本低廉，更适合エ业化生产要求的优点；所制得的磷酸铁锂粉末为O. 5 I μ m的微球颗粒，化学成份和物相成份均匀，有利于改善材料的储锂性能；采用液相氧化结合碳热还原合成エ艺，使原料成分和产物配方很容易控制。另外，电化学测试表明采用本专利技术的制备方法制得的磷酸铁锂材料，比容量高，循环性能优良，具有稳定的充放电电压平台，且具有制备エ艺简单，无需特殊设备，制备周期短等优点，适合エ业化生产要求。附图说明图I为实施例I所制备的磷酸铁锂的X-射线衍射图谱；图2为实施例I所制备的磷酸铁锂的扫描电镜照片；图3为实施例I所制备的磷酸铁锂的充放电曲线图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进ー步详细、完整地说明。实施例I将硫酸亚铁和磷酸溶液混合，利用空气中的氧气进行反应，其中硫酸亚铁中的铁与磷酸的摩尔比为I : 1，硫酸亚铁中的铁在溶剂中的浓度为O. lmol/L，在80°C下搅拌，反应I小时后得到无定形的磷酸铁沉淀；将磷酸铁沉淀过滤、洗净并在80°C下干燥，然后将无定形的磷酸铁与一水合氢氧化锂盐混合，磷酸铁与锂盐的摩尔比为I : 1，随后加入聚こニ醇作为还原剂，磷酸铁与聚こニ醇的配比为Imol 250g;将混合物球磨后在氮气或氩气或两者的混合气氛中，以60°C /min加热速率升温至400°C保温4小时，然后继续升温至7000C，恒温焙烧8小吋，然后以8°C /min降温速率降至室温，即得微球形锂离子电池正极材料磷酸铁锂。图I为本实施例所制备的磷酸铁锂的X-射线衍射图谱，由图I可见所制得的磷酸铁锂粉末为纯的橄榄石型正交晶系单相结构。图2为本实施例所制备的磷酸铁锂的扫描电镜照片，由图2可见所制得的磷酸铁锂粉末为均匀球形颗粒，粒径尺寸在O. 5 I微米。称取O. 4克制得的磷酸铁锂粉末，加入O. 05克こ炔黑和O. 05克溶于N_N’ ニ甲基吡咯烷酮的聚偏ニ氟こ烯粘结剂，混合均匀后涂于铝箔上制成正极片。在氩气气氛干燥手套箱中，以金属锂片为对电极，UB3025(PP/PE/PP)为隔膜，碳酸こ烯酯(EC) +碳酸ニ甲酯(DMC)+lmol/L LiPF6为电解液，组装成电池。在常温(20°C )下，对电池在2. 5V 4. 2V电压范围进行恒流充放电测试。图3为本实施例所制备的磷酸铁锂的充放电曲线图，由图3可知所制得的磷酸铁锂材料的可逆比容量达158mAh/g，为理论比容量的93% ;电池循环性能亦十分优越。有必要在此指出的是以上实施例只用于对本专利技术进行进ー步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容作出的ー些非本质的 改进和调整均属于本专利技术的保护范围。权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤 a)将二价铁盐和磷酸溶液混合，在空气气氛下于70 10(TC进行氧化反应O.5 2小时，其中二价铁盐与磷酸的摩尔比为I : O. 5 I : 1，铁盐中的铁在溶剂中的浓度为O. I I. Omol/L,制得无定形的磷酸铁沉淀； b)将步骤a)得到的磷酸铁沉淀过滤、洗净并干燥，然后将其与锂盐按摩尔比为I : I I : I. I混合，随后加入还原剂，将混合物球磨后焙烧，降到室温，即得微球形锂离子电池正极材料磷酸铁锂。2.根据权利要求I所述的制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于所述的二价铁盐为硫酸亚铁或硫酸亚铁氨。3.根据权利要求I所述的制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于步 骤b)中的干燥温度为60 100°C。4.根据权利要求I所述的制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于所述的锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂。5.根据权利要求I所述的制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于所述的还原剂为聚乙二醇或石墨碳。6.根据权利要求5所述的制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于当还原剂为聚乙二醇时，聚乙二醇与磷酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将二价铁盐和磷酸溶液混合，在空气气氛下于70～100℃进行氧化反应0.5～2小时，其中：二价铁盐与磷酸的摩尔比为1∶0.5～1∶1，铁盐中的铁在溶剂中的浓度为0.1～1.0mol/L，制得无定形的磷酸铁沉淀；b)将步骤a)得到的磷酸铁沉淀过滤、洗净并干燥，然后将其与锂盐按摩尔比为1∶1～1∶1.1混合，随后加入还原剂，将混合物球磨后焙烧，降到室温，即得微球形锂离子电池正极材料磷酸铁锂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄富强，唐宇峰，刘战强，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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