[发明专利]一种草酸亚铁水合盐晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种草酸亚铁水合盐晶体的制备方法。

背景技术

目前，锂电池常用的正极材料为钴酸锂(LiCoO₂)、镍钴酸锂(LiNi_xCo_1-xO₂)、镍钴锰酸锂(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)和锰酸锂(LiMn₂O₄)。LiCoO₂、LiNi_xCo_1-xO₂和LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂具有较高的导电性和锂离子脱嵌可逆性，但是安全性能较差，而且成本高。锰酸锂(LiMn₂O₄)虽然较为便宜和安全，可是它不仅放电容量较小，而且在高温条件下的循环寿命较差，其循环寿命无法满足实际使用的需要。

为了解决上述锂电池材料中存在的问题，美国德州大学教授J.B.Goodenough等(A.K.Padhi，K.S.Najundaswamy，C.Masqueslier，S.Okadaand J.B.Goodenough，J.Electrochem.Soc.144，1609-1613(1997))于1997年在美国电化学杂志上发表的学术文章中公开了一种新的嵌锂化合物：锂铁磷酸盐LiFePO₄多晶体。其理论放电容量可以达到170毫安时/克，并且具有好的安全性能，因此非常适合于用作大功率动力电池的正极材料。并且锂、铁和磷都是地球上储藏量丰富的元素，因此其生产成本很低。

通常将草酸亚铁作为合成磷酸亚铁锂的原材料之一，它的颗粒直径对磷酸亚铁锂性能的影响非常大。因为磷酸亚铁锂本身的电子和离子的导电率都很低，解决离子导电率低的方法之一就是减小颗粒粒径，因此对原料粒径的要求也更加严格，通常需要原料粒径小于10微米，采用粒径小于10微米的超细草酸亚铁为原料，可以有效地控制磷酸亚铁锂的粒径。

《对“三草酸合铁(III)酸钾的制备”的改进》(郑臣谋等，大学化学，1999，14(2))一文中记载了一种草酸亚铁的制备方法，该方法是在含有二价铁离子的溶液中添加草酸或草酸钾来制造草酸亚铁的。但使用该方法得到的草酸亚铁水合盐结晶平均粒径为20-80微米，且制备草酸亚铁水合盐晶体的过程中易产生杂相。因此，这样的草酸亚铁不适合用作锂离子二次电池的正极活性物质磷酸亚铁锂的合成原料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有方法制备的草酸亚铁水合盐晶体粒度较大，且在制备草酸亚铁水合盐晶体的过程中容易产生杂相的缺陷，提供一种能得到颗粒粒度较小且纯度较高的草酸亚铁水合盐晶体的制备方法。

本发明提供了一种草酸亚铁水合盐晶体的制备方法，该方法包括该方法包括将溶液A和溶液B接触反应，所述溶液A为含有草酸和/或草酸盐的溶液，所述溶液B为含有二价铁盐的溶液，其中，所述溶液A和溶液B的接触方式和接触条件使反应生成的草酸亚铁水合盐在溶液A和溶液B的反应混合液中达到过饱和。

采用本发明提供的方法制备的草酸亚铁水合盐晶体的平均粒径为6-9微米，而且制备的草酸亚铁水合盐晶体的纯度较高，所得到的草酸亚铁水合盐晶体特别适合作为制备锂离子二次电池的正极活性物质LiFePO₄或LiFeMePO₄(Me为Mn、Co、Ni、Al中的一种或几种)的原料。

附图说明

图1为实施例1得到的草酸亚铁水合盐结晶的SEM图；

图2为实施例2得到的草酸亚铁水合盐结晶的SEM图；

图3为实施例3得到的草酸亚铁水合盐结晶的SEM图；

图4为对比例1得到的草酸亚铁水合盐结晶的SEM图；

图5为对比例2得到的草酸亚铁水合盐结晶的SEM图；

图6为实施例1得到的草酸亚铁水合盐结晶的XRD衍射图；

图7为实施例2得到的草酸亚铁水合盐结晶的XRD衍射图；

图8为实施例3得到的草酸亚铁水合盐结晶的XRD衍射图；

图9为对比例1得到的草酸亚铁水合盐结晶的XRD衍射图；

图10为对比例2得到的草酸亚铁水合盐结晶的XRD衍射图。

具体实施方式