[发明专利]一种纯相高结晶度磷酸铁锂的制备方法无效

专利信息
申请号: 201010250122.8 申请日: 2010-08-11
公开(公告)号: CN101891181A 公开(公告)日: 2010-11-24
发明(设计)人: 刘超;赵珊珊;纪秀杰;李松;马东霞 申请(专利权)人: 河北工业大学
主分类号: C01B25/45 分类号: C01B25/45
代理公司: 天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210 代理人: 赵凤英
地址: 300401 天*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 纯相高 结晶度 磷酸 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明的技术方案属于锂离子电池正极材料,涉及一种纯相高结晶度磷酸铁锂的制备方法。

背景技术

锂离子二次电池由于具有高能量密度、优良的循环性能等优点,在电池领域受到广泛的关注。目前,锂离子电池负极材料及电解质体系方面已经取得了极大的进展,而正极材料的发展相对落后,影响了锂离子电池的动力化进程。锂离子电池的正极材料主要有层状LiMO2(M=Co、Ni、Mn)和尖晶石LiMn2O4,其中商品化的LiCoO2资源短缺、价格昂贵且有毒性;LiNiO2制备困难,存在安全性问题;LiMn2O4的循环性和高温性能仍需进一步的改进。LiFePO4由于结构稳定、资源丰富、对环境友好、安全性好、循环寿命长且理论容量高达170mAh/g等优点,成为最有前途的锂离子正极材料之一。

磷酸铁锂的合成主要采用传统高温固相合成,此法制备的产物有物相不均匀,晶体无规则形状,晶体尺寸较大,粒度分布范围宽,且合成温度高,加热过程中需惰性气体保护等缺点。而通过水热法,可以制备出物相均匀,粒径小,结晶性好的材料。CN101764215A公开了通过水热合成法,一步直接制备磷酸铁锂的方法,通过向铁源与磷酸盐混合中加入锂源和还原剂,在高压反应釜中,180~200℃自生压力下,反应8~12小时生成了球形磷酸铁锂。该方法对设备要求较高,需要高温高压,且制备的材料颗粒较大,约为3~5微米,以三价铁为铁源,易生成杂相,纯度不高。另外,已有的水热法制备磷酸铁锂,条件要求苛刻,需要高温高压设备,尤其是大型的耐高温高压反应器的设计难度大,造价高,限制了工业化的生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:提供一种纯相高结晶度的磷酸铁锂的制备方法,采用阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠为模板剂,在乙二醇-水体系中用回流法制备具有纯相高结晶度的磷酸铁锂粉体,以克服已有磷酸铁锂粉体的制备方法工艺复杂、条件苛刻和成本较高、结晶度偏低及纯度低的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:

一种纯相高结晶度磷酸铁锂粉体的制备方法,其步骤是:

(1)将亚铁盐溶解在水中,制得0.002摩尔亚铁离子/毫升水的亚铁盐溶液,取10份,再加入10~20份乙二醇,配置成亚铁盐-水-醇的混合液,加入到带有回流装置的烧瓶中,电磁搅拌均匀,待用;

(2)将十二烷基磺酸钠溶解在水中,制得0.01~0.2克十二烷基磺酸钠/毫升水的十二烷基磺酸钠溶液,取10份,再加入10~20份的乙二醇,配置成十二烷基磺酸钠-水-醇的混合液,待用;

(3)将磷源溶解在水中,制得0.002摩尔磷/毫升水配比的磷源溶液,取10份,再加入10~20份的乙二醇,配制成磷源-水-醇的混合液,待用;

(4)将锂源溶解在水中,制得0.002~0.006摩尔锂/毫升水的锂源溶液,取10份,再加入10~20份的乙二醇,配制成锂源-水-醇混合液,待用;

(5)将步骤(2),(3),(4)中配制的混合液预热到60℃,依次快速加入到步骤(1)中的烧瓶中,在氮气保护下,升温,回流反应12~36小时;

(6)室温下原液静置,水洗,再经抽滤或离心分离,烘干,得到产物为纯相高结晶度磷酸铁锂粉体;

上述组分的份数均为体积份数,且各步骤中所用的体积单位相同。

上面步骤(1)中所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。

上面步骤(3)中所述的磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸。

上面步骤(4)中所述的锂源为氢氧化锂、碳酸锂或氯化锂。

本发明的有益效果是:

1.本发明方法所得到的磷酸铁锂是结晶度好的、纯相的磷酸铁锂。如图1所示,产物XRD的衍射强度很高,而且清晰、尖锐,没有杂峰,说明得到的磷酸铁锂的结晶度很好,且为纯相,克服了已有的磷酸铁锂结晶度偏低,有杂质的缺点,并且无需通过煅烧提高结晶度,节约了能耗。

2.本发明方法中,采用毒性低的阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠,有利于无毒害生产和环境保护。

3.本发明方法采用在常压回流反应,设备简单,不需要现有水热合成技术要求的2MPa以上压力的高压反应器。反应回流温度为乙二醇-水混合溶剂的共沸温度112~118℃,较通常的水热合成温度200℃低得多,大量减少了能耗,克服了现有技术水热合成磷酸铁锂存在的通常需要高温、高压条件。

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