专利名称：一种磷酸铁锂前驱体元素控制方法
一种磷酸铁锂前驱体元素控制方法技术领域
本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，尤其是涉及一种磷酸铁锂前驱体元素控制方法。
背景技术：
1997年A. K. Padhi和J. B. Goodenough首先提出了磷酸铁锂可以作为锂离子电池的正极材料，并进行了合成和电化学性能评估，最原始的磷酸铁锂专利掌握在 J. B. Goodenough 手中。2002 年 MIT 的 Chung 和 Yet-Ming Chiang 在 Nature 刊物上发表了高价离子掺杂的磷酸铁锂，通过掺杂该材料的电导率提高了 4-6个数量级，同时该技术也申请了专利。而提高电导率的另外一个技术途径是碳包覆，该技术由法国人MArmand博士提出。以上三个磷酸铁锂技术构成了现在磷酸铁锂生产的核心技术。
制备磷酸铁锂时，一般先制备成磷酸铁锂前驱体，再将磷酸铁锂前驱体进行高温烧结得到磷酸铁锂正极材料。磷酸铁锂前驱体的制备方法多种多样，有喷雾干燥法、固相机械球磨法、液相球磨法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。
喷雾干燥法能很好地实现固液混合物的分离，从而得到干燥的球形粉体材料，广泛用于食品、化工等行业。但是，用喷雾干燥法制备磷酸铁锂前驱体时，大部分粉体从旋风分离器收集，少部分粉体从滤袋收集，两处收集的粉体主体元素比例差别很大。通常的做法是，滤袋粉体弃之不用，只取旋风粉体作为磷酸铁锂前驱体，经高温烧结制得磷酸铁锂。由于旋风分离器收集的磷酸铁锂前驱体的元素得不到控制，使得铁含量常常低于正常值，流失的铁进入滤袋中，这是由喷雾干燥技术本身的缺陷造成的。但在配料时，通常按正常量加入铁，这导致磷酸铁锂前驱体缺铁造成质量不稳定，这种磷酸铁锂前驱体高温烧结后得到的磷酸铁锂含有杂项，性能受到影响。发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供了一种磷酸铁锂前驱体元素控制方法，该方法简单易行，能够控制旋风分离器收集到磷酸铁锂前驱体中的主体元素，提高磷酸铁锂前驱体批次稳定性，保证磷酸铁锂前驱体高温烧结后得到的磷酸铁锂无杂项，性能好。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
—种磷酸铁锂前驱体元素控制方法，采用喷雾干燥法制备出落入旋风分离器的磷酸铁锂前驱体，其特点是根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量分析，添加含量的主体元素，直至磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比满足制定的比值范围。
本发明还可以采用如下技术方案
所述磷酸铁锂前驱体主体元素含量比为锂铁磷=0. 95 1. 05 0. 95 1. 05 1。
本发明具有的优点和积极效果是
本发明将喷雾干燥法制备出的磷酸铁锂前驱体进行ICP主体元素分析，根据分析结果调整主体元素配料比，消除了主体元素不可控因素，提高了磷酸铁锂前驱体批次稳定性，并且方法简单易行，保证了磷酸铁锂前驱体高温烧结后得到的磷酸铁锂放电容量高、循环稳定，具有较好的电化学性能，非常适合大规模工业化生产过程。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下
一种磷酸铁锂前驱体元素控制方法，采用喷雾干燥法制备出落入旋风分离器的磷酸铁锂前驱体。
本发明的创新点是根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量分析，添加含量的主体元素，直至磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比满足制定的比值范围；所述磷酸铁锂前驱体主体元素含量比为锂铁磷=0. 95 1. 05 0. 95 1. 05 1。
比较例1
在300L球磨机中加入乙醇90L，再依次加入氧化铁12. 1kg，磷酸二氢锂15. Ag，氧化镁四.8g，碳黑ι. m^g，球磨池后将浆料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均勻的磷酸铁锂前驱体；将磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°c /min升温到700°C，高温烧结12h， 降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例1
根据比较例1制备出磷酸铁锂前驱体，根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量摩尔比锂铁磷=0. 95 1. 05 0. 95 1. 05 1，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量测试分析，结果为锂铁磷=1.04 0.91 1，未满足所述制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量；在磷酸铁锂前驱体中添加氧化铁0. 7kg, 搅拌后，再对磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比进行测试分析，结果摩尔比为锂铁磷 =1.04 1.02 1，满足了制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比；再将满足制定的所述含量比的磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°C /min升温到700°C，高温烧结12h， 降温后得到球形磷酸铁锂粉末。
比较例2
在300L球磨机中加入乙醇95L，再依次加入氧化铁12. 1kg，磷酸二氢锂15. Ag，氧化镁四.8g，碳黑ι. m^g，球磨池后将浆料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均勻的磷酸铁锂前驱体；将磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°c /min升温到700°C，高温烧结12h， 降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例2
根据比较例2制备出磷酸铁锂前驱体，根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量摩尔比锂铁磷=0. 95 1. 05 0. 95 1. 05 1，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量测试分析，结果为锂铁磷=1.03 0.91 1，未满足所述制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量；在磷酸铁锂前驱体中添加氧化铁0. 7kg,搅拌后，再对磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比进行测试分析，结果摩尔比为锂铁磷 =1.04 1.01 1，满足了制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比；再将满足制定的所述含量比的磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°C /min升温到700°C，高温烧结12h， 降温后得到球形磷酸铁锂粉末。
比较例3
在300L球磨机中加入乙醇100L，再依次加入氧化铁12. 1kg，磷酸二氢锂15. 7kg, 氧化镁29. Sg,碳黑1. 8kg,球磨池后将浆料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均勻的磷酸铁锂前驱体；将磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°C /min升温到700°C，高温烧结 12h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例3
根据比较例3制备出磷酸铁锂前驱体，根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量摩尔比锂铁磷=0. 95 1. 05 0. 95 1. 05 1，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量测试分析，结果为锂铁磷=1.03 0.86 1，未满足所述制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量；在磷酸铁锂前驱体中添加氧化铁0. 7kg, 搅拌后，再对磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比进行测试分析，结果摩尔比为锂铁磷 =1.04 1.01 1，满足了制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比；再将满足制定的所述含量比的磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°C /min升温到700°C，高温烧结12h， 降温后得到球形磷酸铁锂粉末。
比较例4
在300L球磨机中加入乙醇105L，再依次加入氧化铁12. 1kg，磷酸二氢锂15. 7kg, 氧化镁29. Sg,碳黑1. 8kg,球磨池后将浆料喷雾干燥，得到球形、粒径分布均勻的磷酸铁锂前驱体；将磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°C /min升温到700°C，高温烧结 12h，降温得到球形磷酸铁锂粉末。
实施例4
根据比较例4制备出磷酸铁锂前驱体，根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量摩尔比锂铁磷=0. 95 1. 05 0. 95 1. 05 1，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量测试分析，结果为锂铁磷=1.03 0.91 1，未满足所述制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量；在磷酸铁锂前驱体中添加氧化铁0. 7kg, 搅拌后，再对磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比进行测试分析，结果摩尔比为锂铁磷 =1.03 0.99 1，满足了制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比；再将满足制定的所述含量比的磷酸铁锂前驱体置于高温炉中，惰性气氛下6°C /min升温到700°C，高温烧结12h， 降温后得到球形磷酸铁锂粉末。
表1列出了不同实施例和比较例的前驱体的ICP分析结果及这些前驱体经高温处理后得到的磷酸铁锂的性能比较。
表1不同实施例和比较例的前驱体ICP分析及前驱体经
高温处理后得到的磷酸铁锂的性能比较
权利要求
1.一种磷酸铁锂前驱体元素控制方法，采用喷雾干燥法制备出落入旋风分离器的磷酸铁锂前驱体，其特征在于根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量分析，添加含量的主体元素，直至磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比满足制定的比值范围。
2.根据权利要求2所述的磷酸铁锂前驱体元素控制方法，其特征在于所述磷酸铁锂前驱体主体元素含量比为锂铁磷=0. 95 1. 05 0. 95 1. 05 1。
全文摘要
本发明涉及一种磷酸铁锂前驱体元素控制方法，采用喷雾干燥法制备出落入旋风分离器的磷酸铁锂前驱体，其特点是根据制定的磷酸铁锂前驱体主体元素含量比，用电感耦合等离子发射光谱仪对所述磷酸铁锂前驱体进行主体元素含量分析，添加含量的主体元素，直至磷酸铁锂前驱体的主体元素含量比满足制定的比值范围。本发明将喷雾干燥法制备出的磷酸铁锂前驱体进行ICP主体元素分析，根据分析结果调整主体元素配料比，消除了主体元素不可控因素，提高了磷酸铁锂前驱体批次稳定性，并且方法简单易行，保证了磷酸铁锂前驱体高温烧结后得到的磷酸铁锂放电容量高、循环稳定，具有较好的电化学性能，非常适合大规模工业化生产过程。
文档编号C01B25/45GK102502560SQ201110294780
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者付亚娟, 张志伟, 葛亮, 郝明明, 郭春雨, 韩宇 申请人:中国电子科技集团公司第十八研究所