[发明专利]一种改性氧化铁制备磷酸铁锂工艺

说明书

本发明公开了一种改性氧化铁制备磷酸铁锂工艺，其步骤包括(1)预处理液制备；(2)取氯化铁、十二烷基硫酸铵和桉树叶提取液反应釜内混合，反应，制得改性氧化铁；(3)改性氧化铁加入络合剂溶液中，搅拌，静置得改性氧化铁络合物；(4)向步骤(3)中加入H₃PO₄，调节pH，搅拌，陈化、过滤、洗涤、烘干得到预处理FePO₄·2H₂O前驱体；(5)称取预处理FePO₄·2H₂O前驱体，锂源，碳源，分散剂，于球磨机混匀，并转移至烧结炉中，惰性气氛保护下200～300℃烧结；(6)继续升温至650～750℃，保温6～10h，冷却至室温，得碳包覆LiFePO₄。该方法制得的正极材料50℃、10C充放电容量达153mAh/g。

技术领域

本发明为发明专利《一种改性氧化铁制备碳包覆磷酸铁锂的方法》(申请号：2016101583764)的分案申请，涉及一种电池材料，特别是一种氧化铁改性制备磷酸铁锂的方法。

背景技术

锂离子电池是新一代高能电池，与钴酸锂电池相比具有能量密度大、电压高、循环性能好、电池质量轻、无记忆效应、绿色环保和工作温度范围宽等优点而被广泛应用。自1997年Padhi等人首次将正交橄榄石结构的LiFePO₄用于锂离子电池正极材料，对该材料的研究已经逐渐成为各国科研工作人员的研究热点。但是LiFePO₄材料电子电导率和锂离子扩散系数均比较低，导致其倍率充放电性能极差，限制了该材料的应用。有效的在磷酸铁锂粒子的表面包覆导电性物质，并且将磷酸铁锂粒子微细化(约100nm以下)从而增大反应表面积，是目前磷酸铁锂正极材料的研究重点。

磷酸铁锂制备工艺中需要选择铁源、磷源和锂源，铁源一般是铁盐，也有部分制备工艺选用原材料来源广泛、价格便宜的氧化铁，但氧化铁与H₃PO₄反应迅速，前驱体FePO₄颗粒生长团聚沉淀，导致需要3倍过量的锂源(锂源：铁源：磷源为3:1:1)方能正向反应生成磷酸铁锂，导致反应杂质含量高、成本昂贵，操作复杂。故此利用氧化铁为原料的磷酸铁锂制备工艺多选磷酸二氢锂作为磷源和锂源，如《一种正极材料磷酸铁锂的制备方法》(申请号：200910140333.3)，但是磷酸二氢锂成本明显高于H₃PO₄和LiOH，造成生产成本高居不下。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种步骤简单，生产成本低的改性氧化铁制备磷酸铁锂工艺。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种改性氧化铁制备磷酸铁锂工艺，其特征在于：步骤包括：

(1)预处理液制备：称取桉树叶剪碎，加入蒸馏水中，水浴加热，滤膜过滤，所得滤液即为桉树叶提取液，储存于棕色玻璃瓶内留用。

(2)改性氧化铁制备：取氯化铁、聚乙烯亚胺和桉树叶提取液于反应釜内混合，60～80℃下搅拌反应2～4h，反应产物洗净、过滤、干燥，得到改性氧化铁；

(3)改性氧化铁络合物的制备：称取改性氧化铁加入络合剂溶液中，搅拌，静置30min；

(4)FePO₄·2H₂O前驱体制备：向步骤(3)的溶液中加入68ml质量分数85％的H₃PO₄，用1mol/L氨水调节pH为2.0～3.0，搅拌1h，陈化、过滤、洗涤、烘干得到预处理FePO₄·2H₂O前驱体；

(5)按照Fe：Li＝1:1称取预处理FePO₄·2H₂O前驱体，锂源，以及碳源和分散剂，于行星式球磨机球磨10min混合均匀，混合物料转移至烧结炉中氮气气氛保护下200～300℃烧结1.5～2h；