[发明专利]一种利用还原法制备磷化铁与磷酸亚铁锂混合相正极材料的方法

权利要求书

1.一种利用还原法制备磷化铁与磷酸亚铁锂混合相正极材料的方法，其特征在于制备过程由以下步骤组成：

(1)按照Li⁺∶Fe²⁺∶PO₄^3-∶次亚磷酸或者次亚磷酸盐的摩尔比为x∶y∶(1-z)∶k的比例，分别称取反应物锂盐、亚铁盐、磷酸盐、次亚磷酸或者次亚磷酸盐；

所述的反应物中包含次亚磷酸时，反应物摩尔比的x、y、z、k的数值的范围为：0.80≤x≤1.20，0.80≤y≤1.10，0.001≤z≤0.40，z≤k≤3z；

所述的反应物中包含的次亚磷酸盐的化学式为AH₂PO₂，A离子为Li⁺、Na⁺、K⁺、Ag⁺或NH₄⁺离子之一，且当A离子取代生成物磷酸亚铁锂的锂位时，反应物摩尔比的x、y、z、k的数值范围分别为：0.45≤x≤1.20，0.95≤y≤1.10，0.001≤z≤0.40，z≤k≤3z，且0.90≤(x+k)≤1.40；

所述的反应物中包含的次亚磷酸盐的化学式为AH₂PO₂，A离子为Li⁺、Na⁺、K⁺、Ag⁺或NH₄⁺离子之一，且当A离子取代生成物磷酸亚铁锂的铁位时，反应物摩尔比的x、y、z、k的数值范围分别为：0.80≤x≤1.30，0.65≤y≤1.10，0.001≤z≤0.40，z≤k≤3z，且0.80≤(y+k)≤1.30；

(2)先将反应物锂盐、亚铁盐与中强还原剂均匀混合，再与强还原剂均匀混合，形成初始反应混合物；

所述的中强还原剂为维生素C、柠檬酸、柠檬酸钠、二甲胺硼烷、二乙基胺硼烷、二氧化硫脲、甲醛或甲酸，其用量为依据反应物质量计算的磷酸亚铁锂质量的1～12％；所述的强还原剂包括水合肼、联氨、羟胺、盐酸羟铵、硼氢化钠、硼氢化钾、氢化铝锂或三氯化钛，其用量为依据反应物质量计算的磷酸亚铁锂质量的1～12％；

(3)在初始反应混合物中加入待球磨固体总体积1/10至10倍的湿磨介质，加入磷酸盐、次亚磷酸或次亚磷酸盐，同时加入依据反应物质量计算的生成物磷酸亚铁锂质量的1％～20％的含碳化合物或碳粉，球磨3小时～15小时，在55℃～105℃温度下真空干燥；干燥的粉体采用两段烧结法制备磷化铁与磷酸亚铁锂混合相正极材料，两段烧结法是将干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，在200℃～500℃温度区间的任一温度下，保持温度预煅烧3小时～15小时，冷却至室温制得母体预烧料；母体预烧料加入待球磨的固体体积的1/10至10倍的湿磨介质，球磨3小时～15小时，在55℃～105℃下真空干燥；干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，在500℃～850℃温度区间的任一温度下，保持温度煅烧3小时～24小时，制备磷化铁与磷酸亚铁锂混合相正极材料。

2.根据权利要求1所述的利用还原法制备磷化铁与磷酸亚铁锂混合相正极材料的方法，其特征在于所述的两段烧结法是程序升温两段烧结法，是将干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，按照0.5℃/min～30℃/min的升温速率将粉体由室温加热到200℃～550℃温度区间的任一温度，保温预煅烧3小时～15小时，冷却至室温制得母体预烧料；母体预烧料加入待球磨固体体积的1/10至10倍的湿磨介质，球磨3小时～15小时，在55℃～105℃下真空干燥；干燥的粉体再置于惰性气氛或弱还原气氛中，按照0.5℃/min～30℃/min的加热速率由室温加热至550℃～850℃温度区间的任一温度，保温烧结3小时～24小时，制备磷化铁与磷酸亚铁锂混合相正极材料。