[发明专利]水热法制备磷酸铁锂正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料，特别是涉及一种水热法制备磷酸铁锂正极材料的方法。 

背景技术

锂离子电池的性能取决于正负极材料，LiFePO₄作为电池正极材料具有比容量高，原材料价格低，环境友好,安全性高，循环性好等优点成为最有潜力的锂离子动力电池正极材料。与传统的钴酸锂类正极材料相比较，LiFePO₄还具有来源丰富，低成本，环境友好不吸潮，比容量高，电压平台稳定，热稳定和和循环性能好的优点。 

    固相法是目前制备LiFePO₄常用方法，但固体原料难以达到微观混合，尽管常采用反复球磨和煅烧，但化学反应均匀发生较难，颗粒生长与团聚难以控制，颗粒不均匀，晶型无规则，粒径分布范围广，反应温都高，合成周期长，产物的批次稳定性差，影响材料性能稳定。 

发明内容

本发明要提供一种水热法制备磷酸铁锂正极材料的方法，以克服现有技术存在的颗粒不均匀，晶型无规则，粒径分布范围广，反应温都高，合成周期长，产物的批次稳定性差，影响材料性能稳定的问题。 

为了克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是：一种水热法制备磷酸铁锂正极材料的方法，依次包括下述步骤： 

(1)按摩尔比为3_~3.6:1称取Li0H·H₂0和85％H₃PO₄,将Li0H·H₂0溶解于去离子水中，在不断搅拌下,将浓磷酸缓慢滴加到Li0H·H₂0溶液中，搅拌均匀,离心得到Li₃PO₄白色沉淀，经洗涤，离心分离，真空干燥得到Li₃PO₄粉末。

（2）按摩尔比为1_~1.5:3称取Li₃PO₄和(NH₄)₂Fe(SO₄)₂．6H₂O，加去离子水溶解于烧杯中同时加入原料质量的4％_~6％的还原剂葡萄糖，搅拌均匀。 

（3）在140℃-200℃保温3-10h，反应后冷却至室温，微波震荡，离心洗剂分离，干燥得到LiFePO₄粉末。 

上述步骤（3）中微波震荡5-10min。 

上述步骤（2）中洗剂选用去离子水、乙醇、乙醚或丙酮，洗涤3次。 

与现有技术相比，本发明的优点是： 

1、原料在液相中可以达到分子级混合，易生成均以分散的LiFePO₄颗粒，所制超细颗粒材料的比表面积大，颗粒之间的相互接触好，有益于改善其倍率性能。

本发明是采用氢氧化锂溶液与磷酸先混合产生白色沉淀，再加入硫酸亚铁按溶液产生另一种沉淀的加料顺序,，由于沉淀的转变是由外向里的，所得到的产物有中空结构，这种结构有较高的比表面积和较短的锂离子扩散路径，提高了电极的电化学性能，制备是在水热条件下进行,反应温度在140℃-200℃之间,保温3-10h,合成周期短，反应温度低,可以减小颗粒尺寸，反应过程中加入还原剂葡萄糖，制备的材料性能稳定，可以批量生产。 

2、采用水热反应，可以有效的降低反应温度和缩短保温时间并且改善颗粒尺寸，加入还原剂，引入碳包裹，可以提高电子电导率。 

3、本发明的水热过程可以制备高结晶度的小颗粒磷酸铁锂粉末。本发明是在水热过程中引入碳源从而提高LiFePO₄颗粒的导电性能。首先，葡萄糖包覆在LiFePO₄颗粒表面，提高了粒子的分散度，使颗粒分散均匀，并且葡萄糖在高温高压条件下裂解为碳包覆在颗粒表面防止Fe²⁺氧化为Fe³⁺，并且提高了颗粒之间的导电性，减少了极化，提高了材料的电化学性能。 

附图说明： 

图1是实施例一过程的XRD图。

图2是实施例一 二 三过程的XRD图 

图3是实施例四过程的XRD图。

图4是实施例五过程的XRD图。 

具体实施方法： 

    下面将结合实施例和附图对本发明进行详细地描述。    

实施例1：

利用水热法制备LiFePO₄的方法，依次包括下述步骤：