[发明专利]一种高压液相制备磷酸亚铁基锂盐材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极活性材料的制备，特别涉及一种锂离子电池磷酸亚铁基锂盐材料的制备方法。

背景技术

自1991年第一只锂离子电池问世以来，其正极材料一直是材料研究的热点。正极材料的发展经历了钴酸锂及其衍生物，镍酸锂及其衍生物，锰酸锂及其衍生物等等。近年来，由于铁在地壳中含量丰富，价格便宜，与环境友好，基于Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原对的物质引起了人们极大的兴趣，所以人们竞相研究含铁的锂盐及其衍生物，以取代当前的正极材料。

1997年Goodenough等合成了一种橄榄石型的含铁锂盐LiFePO₄，该物质结构稳定，充放电的过程，晶胞体积变化很小，循环性能优异，用该物质作为锂离子电池的正极材料具有较高的理论比容量(170mAh/g)，大于商品化LiCoO₂的140mAh/g的实际容量性能，所以引起研究者们的极大关注，目前这种材料的制备还不是很成熟，制备方法比较多，制备工艺还很复杂，特别是一些固相方法，不易控制其结晶均匀性，从而影响了材料的电极加工性能和实际电池的电化学性能。

鉴于以上缺陷，实有必要提供一种可以改善以上技术缺陷的锂离子电池磷酸亚铁基锂盐的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高压制备磷酸亚铁基锂盐材料的方法，其制备工艺简单，成本低廉，对环境无污染，结晶均匀，具有较好的电化学性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种高压制备磷酸亚铁基锂盐材料的方法，包括以下步骤：

本发明的一个技术方案是：先将铁盐和含磷酸根的原料混合，再将LiOH·H₂O溶液加入到混合液中。

1)在氢气、氮气或氢气与氮气混合还原气氛下，在质量百分比为80％-99.9％铁盐中加入质量百分比为0.1-20％有机还原性弱酸配制成铁盐溶液，将铁盐溶液与含磷酸根的原料按照摩尔比为1∶1的比例混合，形成混合液；

2)将LiOH·H₂O按照与步骤1)含磷酸根的原料摩尔比为3∶1的比例加入到混合溶液中，再加入去离子水，搅拌均匀混合成0.5-3M浓度的白色乳状液；

3)将步骤2)搅拌均匀的乳状液移至反应釜内，加入占步骤1)中所加铁盐质量百分比为0.1％～10％的导电剂，通入氮气和氢气的体积比为9.5∶0.5的保护气体，使用0.01-0.05M浓度的稀H₂SO₄或NH₄OH调节pH值在6.5～8.8之间，以调节至PH值是7为最佳，搅拌均匀，密封，150～250℃下反应4～15小时；

4)待温度降至室温，打开水热釜，反复过滤沉淀得到粉体，放入真空烘箱内60～100℃真空烘烤2～10小时；

5)将烘烤后粉体放入高温炉内，在氮气和氢气的混合保护气氛下预处理，其中，氮气和氢气的体积比为9.5∶0.5，温度为600℃～800℃，时间为5～20小时；待降至室温，即得磷酸亚铁基锂盐材料。

作为本发明的优选实施例，先将含磷酸根的原料和LiOH·H₂O溶液混合，然后再加入到铁盐中。

所述的锂离子电池磷酸亚铁基锂盐的制备方法，包括以下步骤：

1)将LiOH·H₂O与含磷酸根的原料按照摩尔比为3∶1比例混合，混合成混合液；

2)在氢气、氮气或氢气与氮气混合氮气还原气氛下，在质量百分比为80％-99.9％铁盐中加入质量百分比为0.1-20％有机还原性弱酸配制成铁盐溶液，将铁盐溶液按照与步骤1)含磷酸根的原料摩尔比为1∶1的比例加入到混合液中，再加入去离子水，搅拌均匀混合成0.5-3M浓度的白色乳状液；

3)将步骤2)搅拌均匀的乳状液移至反应釜内，加入占步骤2)中所加铁盐质量百分比为0.1％～10％的导电剂，通入氮气和氢气的体积比为9.5∶0.5的保护气体，使用0.01-0.05M浓度的稀H₂SO₄或NH₄OH调节pH值在6.5～8.8之间，以调节至PH值是7为最佳，搅拌均匀，密封，150～250℃下反应4～15小时；

4)待温度降至室温，打开水热釜，反复过滤沉淀得到粉体，放入真空烘箱内60～100℃真空烘烤2～10小时；