[发明专利]一种复合硼酸铁锂的制备方法

说明书

本发明公开一种复合硼酸铁锂的制备方法。将硼酸‑乙醇溶液和硬脂酸铁‑乙醇溶液高温下反应，得到硼铁化合物；硼铁化合物加入碳酸锂和水，经过混料和研磨后喷雾干燥后得到喷雾干燥料，喷雾干燥料经过煅烧,得到煅烧料；煅烧料粉碎然后加入葡萄糖酸亚铁溶液、磷酸二氢锂和超细硼化铁，混合研磨喷雾干燥，在氮气气氛下煅烧，然后经过气流粉碎后，在恒温恒湿间筛分和真空包装，即得。本发明的一种复合硼酸铁锂的制备方法，且稳定性好，电化学性能好，最终制备的复合硼酸铁锂的0.1C放电容量≥190mAh/g,且稳定性远远高于直接包覆碳的硼酸铁锂，电性能又高于磷酸铁锂，为一种优秀的锂电池正极材料，且制备方法简单，基本无废水产生。

技术领域

本发明涉及一种复合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(58.895)，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，本发明提供了一种复合硼酸铁锂的制备方法，通过先制备硼铁锂化合物，再经过添加铁源、磷源和锂源，经过磨细和喷雾干燥，得到铁源、磷源和锂源包覆硼铁锂化合物的结构，再经过烧结，得到磷酸铁锂包覆硼酸铁锂的结构，通过磷酸铁锂的包覆，可以有效的阻挡水汽和氧气进入硼酸铁锂，从而硼酸铁锂的性能，磷酸铁锂对水汽和氧气的影响不敏感，所以不对产品性能造成影响，同时磷酸铁锂的复合，也可以提供一部分容量，最终制备的复合硼酸铁锂的0.1C放电容量≥190mAh/g,且稳定性远远高于直接包覆碳的硼酸铁锂，电性能又高于磷酸铁锂，为一种优秀的锂电池正极材料，本发明制备方法简单，基本无废水产生。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种复合硼酸铁锂的制备方法，其为以下步骤：

(1)将硼酸溶解于乙醇中，得到硼酸-乙醇溶液，将硬脂酸铁溶解于乙醇中，升温至温度40-50℃，得到硬脂酸铁-乙醇溶液，然后将硼酸-乙醇溶液和硬脂酸铁-乙醇溶液倒入密封反应釜内，升温至温度为90-110℃，在搅拌条件下反应1-2h，然后降温泄压，将得到的浆料经过过滤，得到硼铁化合物；

(2)将步骤(1)得到的硼铁化合物加入碳酸锂和水，经过混料和研磨，研磨至浆料粒径为200-300nm,然后经过喷雾干燥后得到喷雾干燥料，喷雾干燥料经过煅烧,煅烧温度为450-550℃，时间为5-8h，得到煅烧料；

(3)将步骤(2)得到的煅烧料经过气流粉碎，粉碎至粒径为0.5-1μm，然后加入葡萄糖酸亚铁溶液、磷酸二氢锂和超细硼化铁，经过搅拌混合后，加入研磨机内研磨至浆料粒径为300-400nm,然后经过喷雾干燥，得到混合干燥料；

(4)将混合干燥料在氮气气氛下煅烧，煅烧温度为680-720℃，煅烧时间为9.5-12h,得到复合煅烧料；

(5)将复合煅烧料经过气流粉碎后，在恒温恒湿间筛分和真空包装，即得。

硼酸、硬脂酸铁、碳酸锂、葡萄糖酸亚铁溶液、磷酸二氢锂和超细硼化铁的摩尔比为101-105:100：103-105：10-30:10.1-30.3:0.5-1。

所述步骤(1)中硼酸-乙醇溶液中硼酸的浓度为0.5-2mol/L，硬脂酸铁-乙醇溶液中硬脂酸铁的浓度为0.5-1.5mol/L,搅拌速度为100-300r/min,浆料过滤得到的滤液经过分馏，得到硬脂酸和乙醇。