[发明专利]一种磷酸铁锂材料导电剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于能源新材料范围，涉及一种用于磷酸铁锂添加的高纯度导电剂的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂作为锂离子动力电池材料，其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。磷酸铁锂正极材料做出的大容量锂离子电池更易串联使用，以满足电动车频繁充放电的需要。它具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。但是磷酸铁锂存在导电性差、锂离子扩散速度慢，高倍率充放电时，实际比容量低的问题，成为制约锂离子动力电池产业发展的一个难点。现在这个问题已经有了比较好的解决方案：就是添加导电改性剂。目前在实际生产过程中通过在前驱体添加高价金属离子联合掺杂的办法来改善材料的导电性。

以下现有技术公开了草酸铌和草酸铌铵的制备方法：

中国专利申请CN200610112207.3涉及一种高纯度草酸铌的生产方法，该方法是用纯水将分析纯的草酸配成草酸溶液，在75－85 ℃的条件下加入高纯度Nb(OH)₅进行合成反应，分析纯的草酸与高纯度Nb(OH) ₅加入量的比值为：Nb(OH) ₅∶草酸(摩尔比)＝1∶2－2.8；调整合成液的pH 值为3±0.2，冷却结晶、离心过滤，将得到的草酸铌用30－45％的草酸乙醇溶液洗涤提纯后，经离心过滤、烘干得到高纯草酸铌产品。

中国专利CN200610137225.7涉及一种水溶性铌化合物，尤其是草酸铌的制备方法，包括下列步骤：在浓度为200～1000 g/l的草酸溶液中，按草酸与铌的摩尔比为1～10∶1加入铌前体化合物，控制反应温度90～110 ℃，反应时间10～30 min或反应至溶液完全变清，将反应后得到的溶液结晶，然后过滤、烘干即可。

世界专利申请WO2006/029493A1公开了一种草酸铌铵的制备方法，具体采用草酸及铵盐溶液溶解铌的前驱物如含水铌氧化物，溶液稀释、降温，多余的草酸经结晶滤出，返回溶解过程使用，滤液经浓缩、冷却、加铵盐结晶出草酸铌铵产品。

上述方法中，和草酸进行溶解反应所用的氢氧化铌、含水铌酸、铌的前驱物等，都存在溶解反应活性问题。

中国专利申请CN200610112207.3所述的高纯度氢氧化铌、中国专利CN200610137225.7所述的含水铌酸、世界专利申请WO2006/029493A1所述的铌的前驱物，都未涉及其在草酸溶液中的溶解与否的情况，非新制备的氢氧化铌、含水铌酸、铌的前驱物都不易溶解或不易全部溶解，这些铌的化合物一经久储或风干乃至失水，其溶解性明显降低，溶解速度很慢，经常不能溶解。而且，这些铌的化合物都不是铌的主要商品，该原料的获得及其质量稳定性、加工适用性存在问题。

另一方面，上述方法中，和草酸进行溶解反应所用的含水铌酸、铌的前驱物等，也没有涉及其化学纯度的问题。氢氧化铌、含水铌酸、铌的前驱物或其它含铌原料中，化学杂质的含量及其变化情况，不仅会影响草酸铌和草酸铌铵生产的过程控制和质量管理要求，比如要进行多次重结晶，还会影响产品的质量，比如，氟离子含量的问题。

工业级五氧化二铌行业标准YS/T428-2000规定FNb₂O₅-1、FNb₂O₅-2、FNb₂O₅-3含氟量控制要求分别为0.08、0.1、0.15%，高纯五氧化二铌行业标准YS/T548-2007规定FNb₂O₅-04（纯度99.99%）和FNb₂O₅-035（纯度99.95%）含氟量控制要求分别为75 PPm和100 PPm，而氢氧化铌、含水铌酸、铌的前驱物的含氟量，往往还要高一些，还不易控制。用这种氟超标的氢氧化铌、含水铌酸、铌的前驱物或其它含铌原料直接与草酸溶液反应溶解，后续过程若不包括多次重结晶，就很难达不到基本的产品质量要求，更不易制备含氟量较低的草酸铌或草酸铌铵，尤其是高纯度草酸铌或草酸铌铵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂材料导电剂的制备方法，通过4步制备反应，得到一种新的电子级纯度的铌盐，易于操作，反应稳定，无三废产生，产品结构稳定，易溶于水，满足客户使用要求。