[发明专利]一种磷酸铁锂前驱体及磷酸铁锂/碳的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料制备领域，具体涉及一种磷酸铁锂前驱体及磷酸铁锂/碳复合材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：(1)磷酸铁锂前驱体的制备：在低温条件下，将铁源加入到含有氨水和磷源混合溶液的高压釜中，然后在此高压反应釜中高温反应数小时，得到铁磷比可控的磷酸铁锂前驱体；(2)磷酸铁锂/碳复合材料的制备：将磷酸铁锂前驱体与锂源、磷源和碳源进行混合，经过一次混料以及一次烧结制备出磷酸铁锂/碳复合材料。该发明制备的磷酸铁锂前驱体成本低廉，同时该磷酸铁锂前驱体制备成的磷酸铁锂具有高压实以及良好的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备领域，具体涉及一种磷酸铁锂前驱体及磷酸铁锂/碳复合材料的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO4)由于具有比容量高(170mAh/g)、原材料价格低廉、环境友好、结构稳定、安全性能高、循环性能好等优点，已成为锂电池正极材料之一，在锂离子电池材料领域发挥着巨大的作用；尤其最近比亚迪磷酸铁锂刀电池的推出，使得磷酸铁锂电池能量密度有了极大的提高，其已成为电动汽车电池的理想电极材料，其市场份额也逐步提高。

目前，市场上制备磷酸铁锂的方法有许多，主要包括传统的铁红、磷酸铁碳热还原法、德方纳米为代表的自热蒸法液相合成法以及德阳威旭为代表的液相合成法。然而以磷酸铁作为前驱体碳热还原法制备磷酸铁锂工艺较铁红制备工艺以及液相合成法制备工艺相比，具有生产工艺简单、成本低廉等优点，同时其制备的磷酸铁锂具有比容量高、纯度高、压实密度高等优点，已成为大多数磷酸铁锂生产厂家的主流生产工艺。

申请号CN202110517470.5A的“磷酸铁锂的制备方法”公开了一种磷酸铁前体和磷酸铁锂的制备方法，该发明将铁源、磷源、pH缓冲剂混合，得到混合液，将混合液进行水热反应，得到磷酸铁前体；再将磷酸铁前体、锂源、碳源混合烧结，得到磷酸铁锂。该发明得到的磷酸铁锂性能稳定、电导率高，但是制备磷酸铁前体时还要加入表面活性剂，并且控制混合液pH的难度高，要经过两次高温烧结才能得到产物磷酸铁锂。申请号CN11704121A的“一种磷酸铁及磷酸铁锂的制备方法”公开了一种磷酸铁及磷酸铁锂的制备方法，该发明将磷源和铁源分别分成两个部分，分别进行反应，然后将两部分混合液混合后再进行高温反应，反应后产物经洗涤煅烧后，得所述磷酸铁。该磷酸铁的团聚密实度高，利用其制得的磷酸铁锂具有较高的压实密度及较好的电性能，但是该发明需要将铁源和磷源分成两部分分别进行反应，在制备磷酸铁前体过程中要经过洗涤煅烧，制备工艺复杂。

随着磷酸铁原材料以及碳酸锂价格逐步提高，磷酸铁锂的利润空间越来越小，因此制备出低成本磷酸铁锂已成为目前市场上的主要趋势，越来越迫切开发出低成本磷酸铁锂前驱体或者磷酸铁锂制备工艺。

发明内容

为克服以上技术问题，本发明提供了一种工艺成本更加低廉的磷酸铁锂前驱体的制备方法，该方法制备的磷酸铁锂前驱体与锂源、磷源、碳源混合后、固相反应烧结制备成的磷酸铁锂/碳复合材料具有高压实以及良好的电化学性能，且整个磷酸铁锂制备过程更加环保，产生废气少。

为实现以上目的，本发明提供的技术方案如下：

一种磷酸铁锂前驱体的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将浓氨水加入到含磷源溶液的2-5L高压反应釜中，密封反应釜，搅拌溶解；

(2)将铁源溶液加入到步骤(1)中的高压反应釜中，关闭进料阀，搅拌，进行反应；

(3)将步骤(2)所得产物进行过滤、洗涤、干燥。

优选地，步骤(1)中，所述磷源为磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸三铵中的任一种或多种；

优选地，步骤(1)中，所述磷源的浓度为0.75mol/L-1.5mol/L；

优选地，步骤(1)中，所述搅拌转速为300-500r/min；