磷酸铁锂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种磷酸铁锂的制备方法，其包括以下步骤：提供一前驱体，该前驱体通过将锂化合物、亚铁化合物、含磷酸根的化合物及有机溶剂混合形成，该有机溶剂为二元醇及多元醇中的至少一种；将该前驱体放入溶剂热反应釜进行溶剂热反应，在该溶剂热反应的过程中向该溶剂热反应釜中通入保护气体，从而使该溶剂热反应釜内部的压力大于该溶剂热反应釜在相同条件下的自生压力。
【专利说明】磷酸铁锂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锂离子电池正极活性材料的制备方法，尤其涉及一种磷酸铁锂的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 橄榄石型磷酸铁锂作为一种具有较好安全性，价格低廉且对环境友好的锂离子电 池正极活性材料一直受到人们极大关注。然而磷酸铁锂的不足之处是它的导电性较差且锂 离子扩散速度慢。这使得磷酸铁锂实际的充放电容量与磷酸铁锂的理论容量相差较大。磷 酸铁锂的理论比容量为170mAh/g，在实际充放电过程中的比容量一般在140mAh/g，即使在 首次循环时可以超过150mAh/g，也容易在后续的循环过程中不断衰减。为了改善磷酸铁锂 的充放电循环性能，研究主要集中在提高磷酸铁锂导电性方面，主要方法是通过碳材料包 覆磷酸铁锂及采用金属离子对磷酸铁锂进行掺杂。
[0003] 现有技术中制备磷酸铁锂的方法有固相法、共沉淀法、水热及溶剂热法。然而，固 相法需要在高温下才能合成可以作为锂离子电池活性物质使用的磷酸铁锂，而且高温合成 的磷酸铁锂的形貌难以控制且经常含有杂质。现有技术中利用共沉淀法制备磷酸铁锂时， 首先通过原料的共沉淀获得磷酸铁锂的前驱体，这种磷酸铁锂的前驱体结晶度差且含有较 多的杂相，因此，要作为锂离子电池正极活性物质还需要进一步通过高温烧结或微波加热 等方式获得结晶度有序的磷酸铁锂。水热或溶剂热法是在密闭的高压釜中，采用水或有机 溶剂作为反应介质，通过对反应器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使通常难溶或不 溶的物质溶解并重新结晶。水热或溶剂热法能够在较低的温度下得到高度结晶的产品，并 且反应时间短、能耗少。
[0004] 然而，通过上述方法对磷酸铁锂导电性进行改进后得到的磷酸铁锂的充放电比容 量仍较低。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，确有必要提供一种磷酸铁锂的制备方法，得到的产物具有较高的放电 比容量。
[0006] 一种磷酸铁锂的制备方法，其包括以下步骤：提供一前驱体，该前驱体通过将锂化 合物、亚铁化合物、含磷酸根的化合物及有机溶剂混合形成，该有机溶剂为二元醇及多元醇 中的至少一种；将该前驱体放入溶剂热反应釜进行溶剂热反应，在该溶剂热反应的过程中 向该溶剂热反应釜中通入保护气体，从而使该溶剂热反应釜内部的压力大于该溶剂热反应 釜在相同条件下的自生压力。
[0007] 相较于现有技术，本发明提供了一种磷酸铁锂的制备方法，在溶剂热反应的过程 中通过向该溶剂热反应釜内部通入保护气体，使该溶剂热反应釜可以在较低的反应温度达 到较高的压力，在该条件下合成的磷酸铁锂具有较低的混排度和较大的晶胞体积，并具有 较好的结晶度。作为锂离子电池正极活性物质可以具有较高的放电比容量及容量保持率。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为本发明实施例的磷酸铁锂的制备方法中使用的外加压力的溶剂热反应装 置的结构示意图。
[0009] 图2为通过本发明实施例的磷酸铁锂的制备方法得到的磷酸铁锂的XRD图谱。
[0010] 图3为通过本发明实施例的磷酸铁锂的制备方法得到的磷酸铁锂的扫描电镜照 片。
[0011] 图4为对比例1的磷酸铁锂的XRD图谱。
[0012] 图5为分别采用通过本发明实施例的磷酸铁锂的制备方法得到的磷酸铁锂及对 比例1的磷酸铁锂作为正极活性物质的锂离子电池的充放电循环测试曲线。
[0013] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种磷酸铁锂的制备方法，其包括以下步骤： 提供一前驱体，该前驱体通过将锂化合物、亚铁化合物、含磷酸根的化合物及有机溶剂 混合形成，该有机溶剂为二元醇及多元醇中的至少一种； 将该前驱体放入溶剂热反应釜进行溶剂热反应，在该溶剂热反应的过程中向该溶剂热 反应釜中通入保护气体，从而使该溶剂热反应釜内部的压力大于该溶剂热反应釜在相同条 件下的自生压力。
2. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙二醇、丙 三醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丁三醇及丁四醇中的一种或多种。
3. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述前驱体的制备方法包 括： 将该亚铁源溶液与磷酸根源溶液进行混合形成一无色溶液；以及 将该锂源溶液与该无色溶液进行混合，形成该前驱体。
4. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应在一外加 压力的溶剂热反应装置中进行，该外加压力的溶剂热反应装置包括所述溶剂热反应釜、力口 热装置及保护气体输入装置，该保护气体输入装置通过管道与该溶剂热反应釜相连，将保 护气体输入该溶剂热反应釜内部。
5. 如权利要求4所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述保护气体输入装置中 的压力大于该溶剂热反应釜中的压力。
6. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氮气或惰 性气体。
7. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述将前驱体放入溶剂热 反应釜进行溶剂热反应的步骤包括以下步骤： 将该前驱体放入溶剂热反应釜，密封并加热至预设温度； 待该溶剂热反应釜中的压力稳定后，打开所述保护气体输入装置的阀门，向该溶剂热 反应釜中通入保护气体，使该溶剂热反应釜中的压力上升到预设压力。
8. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，该溶剂热反应釜内部的压 力P为 0? 2MPa〈P彡 0? 7MPa，温度为 160°C至 180°C。
9. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述前驱体中水与所述有 机溶剂的比例小于或等于1:10。
10. 如权利要求1所述的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，该锂化合物为氢氧化锂， 亚铁化合物为硫酸亚铁，含磷酸根的化合物为磷酸。
【文档编号】H01M4/58GK104518216SQ201310444310
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】王莉, 何向明, 王继贤, 高剑, 李建军 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司