[发明专利]一种磷酸铁锂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及含两种以上金属的磷酸盐的制备方法，尤其涉及一种磷酸铁锂的固相制备方法。

背景技术

锂离子二次电池作为新一代绿色电池，具有能量密度大、工作电压高、无记忆效应、自放电小、循环性能好、工作温度范围宽等优点而被广泛应用。锂离子二次电池正极材料磷酸铁锂因具有安全性能好、价格低廉、热稳定性高、循环性能好、高的理论容量、较高的充放电平台、无记忆效应、环境友好等优点，使其成为锂离子二次电池正极材料的研究重点。

目前工业化生产磷酸铁锂的方法，还是以固相法合成为主。大多采用气氛保护式推板窑或辊道窑（隧道窑）半连续生产；采用气氛保护式升降炉或井式炉间隙生产。如公开号为CN1581537、CN1753216、CN1762798和CN1767238的专利申请中公布的方法，即将锂源、铁源和磷酸盐混合，在惰性气体保护下高温焙烧而成。该法制备工艺简单，反应条件易控，便于工业化生产。但现有工艺大多属于静态烧结方式，烧结过程中物料是静止不动的，这样材料存在烧结过程受热不均一、过烧和生烧等夹生现象。容易出现颗粒异常长大、结晶不好等缺陷。同时静态烧结方式还存在烧结时间长、能耗高、生产效率低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂制备方法及制备系统，解决现有技术中制备出的磷酸铁锂产品粒径大且分布不均，批次稳定性差的问题。

本发明的磷酸铁锂制备方法如下：

一种磷酸铁锂制备方法，包括以下步骤：

S1、球磨：按照Fe:Li:P=0.8～1.2:0.8～1.2:1的摩尔比将铁盐、锂盐和磷酸盐混合后，加入上述混合物总重量2～5倍的溶剂，再球磨2～20小时；

S2、预热与预分解：将球磨后的浆料在惰性气氛中进行预热与预分解，以使溶剂蒸发并去除预热及预分解所产生的副产物气氛，得到入窑前驱体；所述副产物气氛主要是水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氨气等。

S3、烧结：将所述入窑前驱体在惰性气氛中进行高温烧结,在高温烧结的同时对生成的磷酸铁锂颗粒进行研磨，并按粒径进行逐级分级研磨

S4、冷却：将步骤S3所得物料冷却至室温，制得磷酸铁锂成品。

优选地：

所述步骤S2在旋风预热装置中进行，所述旋风预热装置为包括分解室和至少一级换热单元的密封悬浮预热系统，所述换热单元包括换热管和旋风筒；

所述步骤S2包括：

S2-1、热交换：球磨后的物料进入位于所述旋风预热装置上部的所述换热单元的换热管，与由所述换热管下部流向上部的热气流进行热交换，并被所述热气流带入所述换热单元的旋风筒；

S2-2、气固分离：所述换热单元的旋风筒顶部接有排气管，与物料换热后的热气流经所述排气管排出或排出并进入上一级旋风预热装置上部的所述换热单元的换热管，预热后的物料颗粒经所述旋风筒气固分离，由所述旋风预热装置的旋风筒下部进入下一级旋风预热装置上部的所述换热单元的换热管；；

S2-3、分解：所述物料经旋风预热装置高温预热与预分解后得到入窑前驱体。优选地：

所述步骤S3是在球磨回转窑中进行，所述球磨回转窑内设有加热器和温控器，窑体内腔装有磨碎介质、且被具有不同孔径的分筛板分割成多个仓；所述球磨回转窑具有窑尾和窑头，所述窑尾设有进料口，所述窑头装有卸料篦板且连接至冷却机；

所述步骤S3包括：

S3-1、入窑：所述入窑前驱体进入充满惰性气体的所述球磨回转窑；

S3-2、研磨烧结：所述入窑前驱体在所述窑体内腔高温烧结，同时经所述磨碎介质研磨，经所述不同孔径的分筛板逐级分筛，逐级研磨和烧结；

由步骤S3-2所得的物料经所述卸料篦板进入所述冷却机，冷却至室温，得到磷酸铁锂成品。

优选地：所述球磨回转窑的窑体内腔被不同孔径的第一分筛板和第二分筛板分成三个仓，由窑尾至窑头依次为第一仓、第二仓、第三仓，所述第一仓和第二仓内壁设有阶梯衬板，所述第三仓内壁设有平衬板；所述温控器可对所述第一仓、第二仓和第三仓设定不同的反应温度。第一分筛板和第二分筛板的筛孔孔径介于1-100微米之间，第二分筛板的筛孔孔径小于第一分筛板的筛孔孔径。阶梯衬板优选采用具有不同表面形状的衬板以增强研磨作用，提高研磨效率，同时相对于平衬板，在第一第二仓壁内采用阶梯衬板，可保证即使在窑体不具有倾斜角度时，物料也能向窑头行进。

优选地：