为溶质，以水为溶剂，分别配制成氢氧化锂含量为1.2mol/L的氢氧化锂透明溶液、硝酸铁含量为2.2mol/L的硝酸铁透明溶液和磷酸含量为2mol/L的磷酸透明溶液；再按照摩尔比锂:铁:磷=0.99:1:1的氢氧化锂透明溶液、硝酸铁透明溶液和磷酸透明溶液置入搅拌机中，以混合溶液体积含量的20%加入吐温-80分散剂加入至混合溶液中；搅拌机以700转/分钟的速度将氢氧化锂透明溶液、硝酸铁透明溶液、磷酸透明溶液和吐温-80分散剂搅拌成均匀的混合溶液，向混合溶液中加入氨水，调节混合溶液中PH值为7.5，搅拌I小时后，搅拌机的转速以450转/分钟，当搅拌速度降为初始速度6%以下时，停止搅拌，搅拌机中形成胶状混合物；
[0050]②将步骤⑴①中胶状混合物置于真空干燥箱内，于90°C下干燥5小时，得到浅黄色泡沫体作为液相快速成胶前驱体；
[0051]⑵预烧及造粒
[0052]①预烧
[0053]将步骤⑴制成的前驱体于气氛炉中，以3°C /分钟的速率升温至400°C焙烧6小时，自然冷却后取出，完成对前驱体的预烧过程；
[0054]②造粒
[0055]将步骤⑵①预烧后的前驱体放入球磨机中的玛瑙球磨罐中，玛瑙球磨罐中的研磨球为表面包覆聚四氟乙烯的不锈钢球，进行3小时研磨,形成粒径为100-200nm的磷酸亚铁锂粉；
[0056]⑶高温热处理
[0057]将研磨后的磷酸亚铁锂粉再次置于气氛炉中，以15°C /分钟的速率升温至650°C进行10小时焙烧，自然冷却后取出，完成本发明高功率型磷酸亚铁锂材料的制作过程。
[0058]由本发明实施例1制得材料进行测试，得到如图1所示XRD测试曲线图、图2所示SEM照片、图3所示在25°C室温、ICi锂片负极条件下首次充放电曲线图和图4所示在25°C室温、1C@锂片负极条件下循环性能曲线图；由图1-图4得出，本发明制作的磷酸亚铁锂材料具有较好的倍率性能、较小的粒径、较高的比表面积以及产品一致性高的特点。
[0059]实施例2
[0060]⑴制作液相快速成胶前驱体
[0061]①分别以醋酸锂、硝酸铁、磷酸为溶质，以水为溶剂，分别配制成醋酸锂含量为2mol/L的醋酸锂透明溶液、硝酸铁含量为1.5mol/L的硝酸铁透明溶液和磷酸含量为2.5mol/L的磷酸透明溶液；再按照摩尔比锂:铁:磷=1.02:1:1的醋酸锂透明溶液、硝酸铁透明溶液和磷酸透明溶液置入搅拌机中，以混合溶液体积含量的5%加入吐温-80分散剂加入至混合溶液中；搅拌机以200转/分钟的速度将醋酸锂透明溶液、硝酸铁透明溶液、磷酸透明溶液和吐温-80分散剂搅拌成均匀的混合溶液，向混合溶液中加入氨水，调节混合溶液中PH值为9.0，搅拌0.5小时后，搅拌机的转速400转/分钟，当搅拌速度降为初始速度8%以下时,停止搅拌,搅拌机中形成胶状混合物；
[0062]②将步骤⑴①中胶状混合物置于真空干燥箱内，于100°C下干燥4小时，得到浅黄色泡沫体作为液相快速成胶前驱体；
[0063]⑵预烧及造粒
[0064]①预烧
[0065]将步骤⑴制成的前驱体于气氛炉中，以2°C /分钟的速率升温至350°C焙烧7小时，自然冷却后取出，完成对前驱体的预烧过程；
[0066]②造粒
[0067]将步骤⑵①预烧后的前驱体放入球磨机中的内衬聚聚氨酯磨罐中，内衬聚聚氨酯球磨罐中的研磨球为表面包覆聚氨酯的不锈钢球，进行2小时研磨，形成粒径为300-400nm的磷酸亚铁锂粉；
[0068]⑶高温热处理
[0069]将研磨后的磷酸亚铁锂粉再次置于气氛炉中，以10°C /分钟的速率升温至700°C进行9小时焙烧，自然冷却后取出，完成本发明高功率型磷酸亚铁锂材料的制作过程。
[0070]实施例3
[0071]⑴制作液相快速成胶前驱体
[0072]①分别以氢氧化锂、氯化铁、磷酸为溶质，以水为溶剂，分别配制成氢氧化锂含量为Imol的氢氧化锂透明溶液、氯化铁含量为Imol的氯化铁透明溶液和磷酸含量为Imol的磷酸透明溶液；再按照摩尔比锂:铁:磷=1:1:1的氢氧化锂透明溶液、氯化铁透明溶液和磷酸透明溶液置入搅拌机中，以混合溶液体积含量的25%加入吐温-80分散剂加入至混合溶液中；搅拌机以1400转/分钟的速度将氢氧化锂透明溶液、氯化铁透明溶液、磷酸透明溶液和吐温-80分散剂搅拌成均匀的混合溶液，向混合溶液中加入氨水，调节混合溶液中pH值为8.5，搅拌时间为I小时后，搅拌机的转速为320转/分钟，当搅拌速度降为初始速度10%以下时,停止搅拌,搅拌机中形成胶状混合物；
[0073]②将步骤⑴①中胶状混合物置于真空干燥箱内，于80°C下干燥6小时，得到浅黄色泡沫体作为液相快速成胶前驱体；
[0074]⑵预烧及造粒
[0075]①预烧
[0076]将步骤⑴制成的前驱体于气氛炉中，以5°C /分钟的速率升温至550°C焙烧5小时，自然冷却后取出，完成对前驱体的预烧过程；
[0077]②造粒
[0078]将步骤⑵①预烧后的前驱体放入球磨机中内衬尼龙的玛瑙球磨罐中，玛瑙球磨罐中的研磨球为表面包覆尼龙的不锈钢球，进行4小时研磨,形成粒径为400-500nm的磷酸亚铁锂粉；
[0079]⑶高温热处理
[0080]将研磨后的磷酸亚铁锂粉再次置于气氛炉中，以30°C /分钟的速率升温至750°C进行8小时焙烧，自然冷却后取出，完成本发明高功率型磷酸亚铁锂材料的制作过程。
[0081]尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.高功率型磷酸亚铁锂材料的制备方法，其特征在于:制备步骤包括: ⑴制作液相快速成胶前驱体 ①按照摩尔比锂:铁:磷=0.99-1.02:1:1的比例，将可溶性的锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物置于搅拌机中，以200-1400转/分钟的速度进行搅拌，形成混合溶液；以混合溶液体积5%-25%的比例将分散剂加入到混合溶液中继续搅拌，再在搅拌机中加入氨水，调节PH值，降低搅拌机的搅拌速度为初始转速的8%以下；至20-140转/分钟，停止搅拌；搅拌机中形成胶状混合物； ②将步骤⑴①中胶状混合物置于真空干燥箱内，于60°C_120°C下干燥4-12小时，得到浅黄色泡沫体作为液相快速成胶前驱体； ⑵预烧及造粒 ①预烧 将步骤⑴制成的前驱体于气氛炉中以2-5°C /分钟的速率升温至350-550°C焙烧4_7小时，自然冷却后取出； ②造粒 将步骤⑵①预烧后的材料放入玛瑙罐为玛瑙罐、内衬为聚四氟乙烯、聚氨酯之一种的行星式球磨机中，球磨机中的研磨球为表面包覆尼龙、聚四氟乙烯或聚氨酯的不锈钢球，进行2-8小时研磨； ⑶材料的高温热处理 将研磨后的产品再次置于气氛炉中，以5-30°C /分钟的升温速率升温至650-750°C进行8-12小时的高温焙烧，自然冷却后，完成高功率型磷酸亚铁锂材料的制作过程。
2.根据权利要求1所述高功率型磷酸亚铁锂材料的制备方法，其特征在于:所述锂源化合物为氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂中的一种或两种以上；铁源化合物为硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁中的一种或两种以上；磷源化合物为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种或两种以上；所述分散剂为吐温-80、司班-80、TX-100中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述高功率型磷酸亚铁锂材料的制备方法，其特征在于:所述球磨罐为玛瑙罐，球磨罐中置有聚四氟乙烯或聚氨酯内衬；所述研磨球为表面包覆聚四氟乙烯或聚氨酯的不锈钢球。
4.根据权利要求1所述高功率型磷酸亚铁锂材料的制备方法，其特征在于:所述升温速率为12-20°C /分钟。
【专利摘要】本发明涉及一种高功率型磷酸亚铁锂材料的制备方法，制备步骤包括：⑴制作液相快速成胶前驱体：①将可溶性的锂源化合物、铁源化合物和磷源化合物搅拌成混合溶液；混合溶液中加入分散剂，再在搅拌机中加入氨水，搅拌机中形成胶状混合物；②将步骤⑴①中胶状混合物干燥前驱体；⑵对前驱体进行预烧及造粒；⑶对材料进行高温热处理。本发明通过液相中合成的磷酸铁锂前驱体，不仅具有一次粒径小的特点，而且各种原料在分子水平上达到均匀混合，同时可以通过控制各种液相工艺参数，实现了材料在批次内及批次间品质的稳定；无需溶剂蒸发，降低了材料制作的成本，非常适合于材料的产业化生产。
【IPC分类】H01M4-1397, H01M4-58
【公开号】CN104733728
【申请号】CN201310731459
【发明人】许寒, 刘兴江, 刘浩杰, 彭庆文, 卢志威, 任丽彬
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月24日