[发明专利]一种硼酸铁锂的制备方法

说明书

本发明公开一种硼酸铁锂的制备方法。将硼氢化锂溶液、硝酸铁溶液混合倒入密封高压反应釜内，水热反应,然后泄压,将导出的气体用氢氧化亚铁浆料吸收,然后加入柠檬酸铝，搅拌混合均匀,然后经过喷雾干燥,得到干燥物料；将干燥物料在惰性气氛下进行烧结,降温至温度为60℃以下出料得到煅烧料；将得到的煅烧料经过氮气进行气流粉碎,然后进行筛分除铁后真空包装,得到硼酸铁锂正极材料。本发明的一种硼酸铁锂的制备方法，通过水热法来制备无定型的硼酸铁锂，再经过柠檬酸铝的包覆后高温煅烧，得到氧化铝和碳包覆的硼酸铁锂，一次粒径小，且稳定性好，电化学性能好。

技术领域

本发明涉及一种硼酸铁锂的制备方法，属于新能源电池材料领域。

背景技术

硼酸铁锂(LiFeBO3)作为高容量锂电池阴极材料，理论比容量为220mAh/g,磷酸铁锂理论比容量仅为170mAh/g，更好导电性，极小体积变化率(～2％)。从结构来说，硼酸根(BO3)比(PO4)摩尔质量小(58.8<95)，且硼酸铁锂结构能够同时提供锂离子导电和电子导电。制备这一材料需要十分谨慎，因为一旦和湿气接触，这一材料电化学性能将会快速变差。

目前常规的方法为硼酸盐、铁盐和锂盐混合后煅烧，固相法反应存在最大的问题就是混合不均匀，且得到的产品比表面积大，容易吸收湿气和氧气而导致产品性能下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种硼酸铁锂的制备方法，通过水热法来制备无定型的硼酸铁锂，再经过柠檬酸铝的包覆后高温煅烧，得到氧化铝和碳包覆的硼酸铁锂，一次粒径小，且稳定性好，电化学性能好，0.1C首次放电容量可达到200mA.h/g，0.5C充放电循环500次后，容量衰减率低于10％。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种硼酸铁锂的制备方法，其为以下步骤：

(1)将硼氢化锂溶液、硝酸铁溶液混合倒入密封高压反应釜内，在温度200-250℃,压力为2-4个大气压下,搅拌反应30-60min,然后泄压,将导出的气体用氢氧化亚铁浆料吸收,然后加入柠檬酸铝，搅拌混合均匀,然后经过喷雾干燥,得到干燥物料；

(2)将步骤(1)得到的干燥物料在惰性气氛下进行烧结,煅烧分为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速度为80-90℃/h，升温至温度为700-710℃，保温段维持温度为700-710℃，保温段停留时间为15-20小时，降温段降温速度为100-110℃/h，降温至温度为60℃以下出料得到煅烧料；

(3)将得到的煅烧料经过氮气进行气流粉碎,然后进行筛分除铁后真空包装,得到硼酸铁锂正极材料。

所述步骤(1)中硼氢化锂、硝酸铁、柠檬酸铝的摩尔比为1.01-1.05:1：0.01-0.05。

所述步骤(1)中氢氧化亚铁浆料的制备方法为用氨水将亚铁盐溶液沉淀后，过滤洗涤，再加入水合肼溶液浆化后得到，水合肼溶液的浓度为0.05-0.1mol/L，吸收后的溶液循环使用至溶液中的亚铁含量低于100ppm后，返回与硝酸铁混合使用。

所述步骤(1)中喷雾干燥时采用150-180℃的热风进行干燥，干燥物料的粒径控制在＜5微米。

所述步骤(2)中惰性气氛为氮气、二氧化碳、氩气中的至少一种，烧结炉中的炉压为1.1-1.2个大气压，在升温段上设置有引风装置，引风装置的引风量为惰性气体的导入量的0.95-0.98倍，干燥物料的装料厚度为5-8cm。

所述步骤(3)中出料进入气流粉碎机进行气流粉碎时通过管道输送，以干燥氮气做为气源，干燥氮气的露点低于-50℃，气流粉碎以高压氮气做为粉碎气源，同时对高压氮气进行加热，加热至高压氮气的温度为120-150℃，使用后的氮气经过分子筛将水汽进行吸收后，干燥氮气再循环使用。