[发明专利]一种制备磷酸亚铁基锂盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及溶剂热法制备磷酸铁锂材料，尤其是一种制备磷酸亚铁基锂盐的方法。

背景技术

现有技术一般采用固相法或湿化学方法制备正极活性物质LiFePO₄，例如中国专利CN 1401559A公开了一种磷酸铁锂(LiFePO₄)的制备方法，该方法将锂盐、亚铁盐和磷酸盐研磨混合均匀后高温锻烧，煅烧完毕后加入导电剂研磨混合制得磷酸铁锂。但是，采用固相法时，各种固体成分很难充分混合，因此得到的磷酸铁锂正极活性物质中各种成分尤其是导电剂分散不均匀，直接影响正极活性物质的导电性。

水热制备磷酸铁锂需要高温高压设备，水溶液下，温度要大于160度才能反应，对安全和连续工业化生产具有较大挑战，国际上主要是加拿大的南方化学的P2型号和韩国韩华化学采用水热法生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备磷酸亚铁基锂盐的方法，该方法原料来源丰富、价格低廉，合成工艺简单易行。

一种制备磷酸亚铁基锂盐的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

(1)制备纳米级磷酸铁锂一次颗粒：

称取磷酸盐、铁盐、锂盐三种原料，按照摩尔比例为P∶Fe∶Li=1∶0.7～1.3∶2～4的比例，加水溶解至0.5～2mol/L，然后将锂盐和磷酸盐互相混合，待混合形成沉淀后再加入铁盐，经过200-600r/min下搅拌0.5-2h后，将溶液倒入容器中进行加热，同时加入占混合溶液体积50％～80％的高沸点有机溶剂，然后加入混合溶液质量0.5～2％的亚硫酸钠，再通过加入0.1～2mol/L氢氧化锂或浓度为15％～40％的氨水来调节混合反应液的PH值为6.5～7.5，加热温度保持在100-120℃，加热时间1-5小时直至底部形成絮状沉淀，然后经过3～5次过滤洗涤，得到磷酸铁锂纳米颗粒；

(2)喷雾形成二次粒子：

将得到的磷酸铁锂纳米颗粒与水按照质量比1：1～1.5混合，并加入磷酸铁锂前躯体质量比10～30％的有机碳源，然后使用喷雾干燥装置进行喷雾，装置进口温度130-180℃，出口温度50-100℃，得到磷酸铁锂二次颗粒；(3)磷酸铁锂烧结：

对得到的磷酸铁锂二次颗粒进行烧结，在氮气气氛或者氮气与氢气以体积比1-5∶95-99的混合气氛中，经过400-800℃高温焙烧6-25小时然后冷却即可。

步骤(1)中加入锂盐和磷酸盐后利用磁力搅拌器进行搅拌使其充分溶解。

步骤(1)中原料锂盐采用碳酸锂、氢氧化锂或氟化锂；铁盐采用醋酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁或硫酸亚铁；磷酸盐采用磷酸二氢锂、磷酸二氢铵、磷酸三铵或磷酸。

步骤(1)中高沸点有机溶剂采用二甲亚砜、异氟尔酮或PBE。

步骤(2)中有机碳源采用葡萄糖、蔗糖或聚乙烯醇。

本发明提供了一种制备磷酸亚铁基锂盐的方法，所用的原料来源丰富、价格低廉，合成工艺简单易行、安全可靠、生产成本低、产率高，无环境污染，产物具有较好电化学性能。本发明用高沸点有机溶剂部分取代水，实现了常压低温水热法制备纳米级磷酸铁锂。

附图说明

图1为实例1制备的磷酸铁锂的扫描电镜图(SEM)图；

图2为实例2制备的磷酸铁锂的扫描电镜图(SEM)图；

图3为实例3制备的磷酸铁锂的扫描电镜图(SEM)图

图4为实例3制备的磷酸铁锂的扫描电镜图(SEM)图

图5为实例1制备的磷酸铁锂的X射线衍射(XRD)图；

图6为实例2制备的磷酸铁锂的X射线衍射(XRD)图；

图7为实例3制备的磷酸铁锂的X射线衍射(XRD)图；

图8为实例3制备的磷酸铁锂的X射线衍射(XRD)图。

具体实施方式

本发明提出了一种适用于合成纳米级磷酸铁锂的方法：

(1)制备纳米级磷酸铁锂一次颗粒：

称取磷酸盐、铁盐、锂盐三种原料，按照摩尔比例为P∶Fe∶Li=1∶0.7～1.3∶2～4的比例，加水溶解至0.5～2mol/L,然后将锂盐和磷酸盐互相混合，待混合形成沉淀后加入铁盐，经过200-800r/min下搅拌0.5-2h搅拌后，将溶液倒入容器中进行加热，同时加入混合溶液体积50％～80％的高沸点有机溶剂，然后加入混合溶液质量0.5～2％亚硫酸钠；