本发明专利技术提供了一种磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，包括以下步骤：（a）将含有物质A的溶液加入到含有物质B的溶液中，混合反应后，在保护气氛条件下加入铁源，反应得到含有磷酸氢亚铁的混合体系；（b）将上述混合体系在非氧化条件下升温至120-220°C，保温，再将锂源加入所述混合体系中，反应得到沉淀物；（c）将沉淀物洗涤、烘干后，得到磷酸亚铁锂前躯体；其中，物质A为碱金属强碱或氨水中的一种或几种；物质B为磷酸、磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐中的一种或几种。本发明专利技术还提供了一种磷酸亚铁锂材料及磷酸亚铁锂/碳复合材料的制备方法。采用本发明专利技术方法所制得的材料纯度更高，比容量及循环后容量保持率等方面性能更为优越。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及。
技术介绍
正交晶系橄榄石型的磷酸亚铁锂具有资源丰富、价格低廉、热稳定性好、对环境友好等优点，被认为是一种具有良好发展前景的锂离子电池正极材料。现在，影响磷酸亚铁锂材料商业化应用的主要问题是材料的电阻率较大，放电效率低，比容量低的特点。传统的制备磷酸亚铁锂材料的方法主要有固相法和水热法，但他们各自都存在一定的缺点；其中，固相法虽然能制得颗粒较小且容量较高的颗粒，但由于设备的原因，不可避免的会引入单质Fe杂质，而且由于其为固体与固体之间的反应，局部不均一也是一大挑战；水热法虽能制得性能均一材料，但不同条件下的水热反应会不可避免的引入氢氧化铁，磷酸氢亚铁，磷酸锂，磷酸氢二锂等杂质，具体的，传统的水热法制备磷酸亚铁锂材料一般有两种途径第一、将硫酸亚铁与磷酸先混合在一起，有效的防止二价铁的氧化，最后再加入氢氧化锂，其主要缺点在于该反应是 三者之间的反应，相互交叉影响很大而且杂质含量也较高；第二、先将磷酸和氢氧化锂直接一起混合反应，生成磷酸锂，再加入硫酸亚铁，生成磷酸亚铁后，高温水热环境下磷酸亚铁与磷酸锂反应生成磷酸亚铁锂，其主要缺点在于磷酸亚铁与磷酸锂的溶解度不高，磷酸亚铁与磷酸锂都是沉淀，且在高温下不会完全溶解，部分电离的Fe2+、Li+、P043_在高温下生成磷酸亚铁锂，而该磷酸亚铁锂可能会附着在未完全溶解的磷酸锂和磷酸亚铁上，从而阻止磷酸锂和磷酸亚铁的继续溶解，更有可能阻止磷酸亚铁锂的进一步生成。
技术实现思路
本专利技术为解决现有方法制备磷酸亚铁锂材料容易带来杂质，制得的材料比容量及放电效率都不够高的技术问题，提供一种新的制备磷酸亚铁锂前躯体的方法以及制备磷酸亚铁锂材料和磷酸亚铁锂/碳复合材料的方法。本专利技术提供一种磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，包括以下步骤Ca)将含有物质A的溶液加入到含有物质B的溶液中，混合反应后，在保护气氛条件下加入铁源，反应得到含有磷酸氢亚铁的混合体系；(b)将上述混合体系在非氧化条件下升温至120-220°C，保温，再将锂源加入所述混合体系中，反应得到沉淀物；(c)将沉淀物洗涤、烘干后，得到磷酸亚铁锂前躯体；其中，物质A为碱金属强碱或氨水中的一种或几种；物质B为磷酸、磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐中的一种或几种。本专利技术提供一种磷酸亚铁锂材料的制备方法，将根据本专利技术所提供的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法所制得的磷酸亚铁锂前躯体，在高温、惰性气氛下烧结，得到磷酸亚铁锂材料。本专利技术还提供一种磷酸亚铁锂/碳复合材料的制备方法，将根据本专利技术所提供的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法所制得的磷酸亚铁锂前躯体和碳源一起，在高温、惰性气氛下烧结，得到磷酸亚铁锂/碳复合材料。本专利技术的专利技术人意外发现，通过本专利技术所提供的方法制备所得的磷酸亚铁锂材料纯度更高、性能更好，推测其反应机理为(以物质A为氢氧化锂、铁源为硫酸亚铁、物质B为磷酸、锂源为氢氧化锂为例) H3P04+2Li0H — Li2HP04+2H20Li2HP04+FeS04 — FeHP04+Li2S04FeHP04+Li0H — LiFePO4+ H2O由于本方法中，其最终的反应实际为磷酸氢亚铁与氢氧化锂两者之间的反应，大大的减少了杂质和不可预计副反应的产生，解决了传统水热法中，三种物质反应容易带来各种杂质的缺点，为制备高纯度的磷酸亚铁锂材料提供了必要条件。而且，本专利技术所提供的制备方法中，通过先将含有物质A的溶液加入到含有物质B的溶液中，再与铁源反应，得到了磷酸氢亚铁，而在高温水热条件下，磷酸氢亚铁可溶于水，即在水热条件下磷酸氢亚铁可视为完全电离，而不会出现颗粒包裹现象，保证所有反应可完全反应，同样也为合成高纯度的磷酸亚铁锂材料提供了必要的条件。因此，本专利技术中所提供的制备方法所制得的磷酸亚铁锂材料相对于传统水热法所制得的材料纯度更高，比容量及循环后容量保持率等方面性能更为优越。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，包括以下步骤Ca)将含有物质A的溶液加入到含有物质B的溶液中，混合反应后，在保护气氛条件下加入铁源，反应得到含有磷酸氢亚铁的混合体系；(b)将上述混合体系在非氧化条件下升温至120-220°C，保温，再将锂源加入所述混合体系中，反应得到沉淀物；(c)将沉淀物洗涤、烘干后，得到磷酸亚铁锂前躯体；其中，物质A为碱金属强碱或氨水中的一种或几种；物质B为磷酸、磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐中的一种或几种。含有物质A的溶液为物质A的水溶液，含有物质B的溶液为物质B的水溶液。具体的，物质A优选的可为氢氧化锂，氢氧化钾，氢氧化钠或氨水中的一种或几种；优选的，碱金属强碱的浓度为O. l-5mol/L ;所述氨水的浓度为O. l_12mol/L ;进一步优选的，物质A为氢氧化锂，能够更好的减少反应过程中杂质的产生。物质B优选的可为磷酸、磷酸二氢铵或磷酸二氢钠中的一种或几种；优选的，磷酸的浓度为O. l-18mol/L ;磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐的浓度为O. l_5mol/L。铁源优选的可为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁或醋酸亚铁中的一种或几种；优选的，铁源浓度为O. l-5mol/L。锂源为能够与磷酸氢亚铁反应得到磷酸亚铁锂的各种物质，优选的可为氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂或草酸锂中的一种或几种；优选的，锂源浓度为O. l-5mol/L。本专利技术所提供的制备方法中，本领域的技术人员应当知道，加入到反应体系中的铁源和锂源，可以为相应物质，也可为相应物质的水溶液。本专利技术所提供的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法中，优选的，磷酸与碱金属强碱或氨水的摩尔比为1:1. 8-2. 2 ;磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐与所述碱金属强碱或氨水的摩尔比为1:0. 8-1. 2，以便于更好的得到磷酸氢亚铁，制得纯度更高的磷酸亚铁锂前躯体，进而得到性能更优的磷酸亚铁锂材料。本专利技术提供的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法中，非氧化条件可通过将在保护气氛下反应得到的混合体系密封得到。优选的，含有物质A的溶液加入到含有物质B的溶液中的过程，以及与铁源反应的过程可在高压反应釜中进行，通过向高压反应釜中通入保护气体，并保证反应釜中为正压，得到更好的保护气氛条件；反应得到含有磷酸氢亚铁的混合体系后，将高压反应釜密封，即可实现混合体系在非氧化条件下的升温及保温。本专利技术所提供的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法中，优选的，升温到120-220° C后，保温的时间为3-12h，以便于磷酸氢亚铁更好的溶解，在此条件下加入锂源，能够得到性能更优的磷酸亚铁锂前躯体，进而得到性能更优的磷酸亚铁锂材料。本专利技术所提供的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法中，优选的，物质A和锂源同时选择氢氧化锂，此时，优选的，整个反应体系中氢氧化锂的浓度为3-5mol/L,使得整个反应体系的酸性更为适度，磷酸氢亚铁反应更加充分；同时，也能更好的减少氢氧化亚铁及氢氧化铁等杂质的产生，制得纯度更高的磷酸亚铁锂前躯体，进而得到性能更优的磷酸亚铁锂材料。本专利技术还提供一种磷酸亚铁锂材料的制备方法，将根据本专利技术所提供的磷酸亚铁锂前躯体的制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，包括以下步骤：（a）将含有物质A的溶液加入到含有物质B的溶液中，混合反应后，在保护气氛条件下加入铁源，反应得到含有磷酸氢亚铁的混合体系；（b）将上述混合体系在非氧化条件下升温至120?220°C，保温，再将锂源加入所述混合体系中，反应得到沉淀物；（c）将沉淀物洗涤、烘干后，得到磷酸亚铁锂前躯体；所述物质A为碱金属强碱或氨水中的一种或几种；所述物质B为磷酸、磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐中的一种或几种。
【技术特征摘要】
1.一种磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，包括以下步骤 (a)将含有物质A的溶液加入到含有物质B的溶液中，混合反应后，在保护气氛条件下加入铁源，反应得到含有磷酸氢亚铁的混合体系； (b)将上述混合体系在非氧化条件下升温至120-220°C，保温，再将锂源加入所述混合体系中，反应得到沉淀物； (c)将沉淀物洗涤、烘干后，得到磷酸亚铁锂前躯体； 所述物质A为碱金属强碱或氨水中的一种或几种；所述物质B为磷酸、磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐中的一种或几种。2.如权利要求1所述的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，其特征在于，所述磷酸与所述碱金属强碱或氨水的摩尔比为1:1. 8-2. 2 ;所述磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐与所述碱金属强碱或氨水的摩尔比为1:0. 8-1.2。3.如权利要求1所述的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，其特征在于，所述保温的时间为 3-12h。4.如权利要求1所述的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，其特征在于，所述铁源为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁或醋酸亚铁中的一种或几种； 所述锂源为氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂或草酸锂中的一种或几种。5.如权利要求1所述的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，其特征在于，所述碱金属强碱的浓度为0. l-5mol/L ;所述氨水的浓度为0. l-12mol/L。6.如权利要求1所述的磷酸亚铁锂前躯体的制备方法，其特征在于，所述磷酸的浓度为0. l-18mol/L ;所述磷酸二氢铵或磷酸二氢碱金属盐的浓...
【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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