一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，包括以下步骤：将三价铁源、磷源、锂源、掺杂元素化合物、碳源按比例于分散剂中混合均匀；将上述混合物放入球磨容器中，球磨至颗粒中粒径为400-600nm；球磨产物置于空气气氛中于220-250℃烘干，自然冷却得到磷酸亚铁锂前躯体；将此前躯体置于高温炉中，在氮气气氛中，以100-200℃/h加热速率升温，在400-500℃恒温焙烧15-20h；以100-200℃/h降温速度冷却到100℃以下，得所述的高容量纳米级磷酸亚铁锂；本发明的高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，工艺简单，易实现工业规模清洁生产。
【专利说明】一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，制备的材料主要用于制备锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂。
【背景技术】
[0002]磷酸亚铁锂具有优异的热稳定性和稳定的循环充放电性能，被业界称为“最安全的锂电池”，磷酸亚铁锂作为大容量动力电池应用的首选材料而备受国内外关注。
[0003]然而，磷酸亚铁锂存在两个明显的缺点，一是电导率低，导致高倍率充放电性能差，实际比容量低；二是低温性能差。这两个缺点阻碍了磷酸亚铁锂的实际应用。要解决这两个缺点必须要从提高原料性能着手，制备高容量纳米级材料是提高正极材料性能的方向。
【发明内容】
[0004]本发明目的提供一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，包括以下步骤:将三价铁源、磷源、锂源、掺杂元素化合物、碳源按比例于分散剂中混合均匀；将上述混合物放入球磨容器中，球磨至颗粒中粒径为400-600nm ;球磨产物置于空气气氛中于220_250°C烘干，自然冷却得到磷酸亚铁锂前躯体；将此前躯体置于高温炉中，在氮气气氛中，以100-200°C /h加热速率升温，在400-500°C恒温焙烧15-20h ;以100-200°C /h降温速度冷却到100°C以下，得所述的高容量纳米级磷酸亚铁锂。
[0006]一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，其中，上述的三价铁源、磷源、锂源、掺杂元素化合物、碳源的用量的摩尔比为:三价铁源:磷源:锂源:掺杂元素化合物:碳源=(0.8-1):1: (0.95-1.05): (0.01-0.05): (0.1-0.2)。
[0007]一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，其中，所述的三价铁源选自三氯化铁、硝酸铁、磷酸铁中的一种；所述的磷源选自磷酸、磷酸二氢铵的一种；所述的锂源选氢氧化锂、硝酸锂、碳酸锂中的一种；所述的掺杂元素化合物选自Mn2OpMtAJg(OH)2中的一种；所述的碳源选蔗糖、葡萄糖中的一种；所述的分散剂选纯水、乙醇中的一种或混合物。
[0008]一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，所述的分散剂与三价铁源、磷源、锂源、掺杂元素化合物、碳源的混合总量的体积质量比为:l_2ml:l-2g。
[0009]本发明的优点是:
(I)直接使用三价铁为铁源，避免了亚铁盐原料在煅烧过程中易氧化的问题，解决了常规制备方法中常有的产物不纯问题。
[0010](2)本发明合成工艺制备高容量纳米级磷酸亚铁锂的方法，原料成分和产物配方容易控制，合成的磷酸亚铁锂容量高，低温性能优异。本发明合成的磷酸亚铁锂材料组装成扣式电池，在IC倍率放电时比容量达到145mAh/g，且表现出优秀的循环稳定性能。[0011](3)本发明的高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，工艺简单，易实现工业规模清洁生产。
[0012](4)本发明得到的高容量纳米级磷酸亚铁锂，一次颗粒50—100纳米，二次平均粒径5~6Mm，比表面< 20m2/g，本发明合成的磷酸亚铁锂材料组装成扣式电池，在IC倍率放电时比容量达到145mAh/g,且表现出优秀的循环稳定性能。
【具体实施方式】
[0013]通过以下实施例可以进一步阐述本发明，但本发明不仅局限于以下实施例。
[0014]实施例1
称取氯化铁1300g、磷酸98g、氢氧化锂399g、三氧化二锰7.9g、蔗糖342g混合均匀于2000ml乙醇中，将上述混合物放入球磨容器中，球磨到颗粒中粒径400nm，球磨产物置于空气气氛中于220°C烘干，自然冷却得到磷酸亚铁锂前躯体；将此前躯体置于高温炉中，在氮气气氛中，以100°C /h加热速率升温，在400°C恒温焙烧15h ;以100°C /h降温速度冷却到100°C以下，得磷酸亚铁锂。
[0015]实施例2
称取硝酸铁2178g、磷酸二氢铵115g、硝酸锂690g、氧化钥28.8g、蔗糖513g混合均匀于2000ml乙醇中，将上述混合物放入球磨容器中，球磨到颗粒中粒径500nm，球磨产物置于空气气氛中于240°C烘干，自然冷却得到磷酸亚铁锂前躯体；将此前躯体置于高温炉中，在氮气气氛中，以150°C /h加热速率升温，在450°C恒温焙烧18h ;以150°C /h降温速度冷却到100°C以下，得磷酸亚铁锂。
[0016]实施例3
称取磷酸铁1510g、碳酸锂777g、氢氧化镁29g、葡萄糖180g混合均匀于2000ml乙醇中,将上述混合物放入球磨容器中,球磨到颗粒中粒径600nm，球磨产物置于空气气氛中于250°C烘干，自然冷却得到磷酸亚铁锂前躯体；将此前躯体置于高温炉中，在氮气气氛中，以2000C /h加热速率升温，在500°C恒温焙烧20h ；以200°C /h降温速度冷却到100°C以下，得
磷酸亚铁锂。
【权利要求】
1.一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，其特征在于包括以下步骤:将三价铁源、磷源、锂源、掺杂元素化合物、碳源按比例于分散剂中混合均匀；将上述混合物放入球磨容器中，球磨至颗粒中粒径为400-600nm ;球磨产物置于空气气氛中于220_250°C烘干，自然冷却得到磷酸亚铁锂前躯体；将此前躯体置于高温炉中，在氮气气氛中，以100-200°C /h加热速率升温，在400-500°C恒温焙烧15-20h ；以100_200°C /h降温速度冷却到100°C以下，得所述的高容量纳米级磷酸亚铁锂。
2.根据权利要求1所述的一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，其特征在于:其中，上述的三价铁源、磷源、锂源、掺杂元素化合物、碳源的用量的摩尔比为:三价铁源:磷源:锂源:掺杂元素化合物:碳源=(0.8-1):1:(0.95-1.05):(0.01-0.05):(0.1-0.2)。
3.根据权利要求1所述的一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，其特征在于:其中，所述的三价铁源选自三氯化铁、硝酸铁、磷酸铁中的一种；所述的磷源选自磷酸、磷酸二氢铵的一种；所述的锂源选氢氧化锂、硝酸锂、碳酸锂中的一种；所述的掺杂元素化合物选自Mn203、M0O3> Mg(OH)2中的一种；所述的碳源选鹿糖、葡萄糖中的一种；所述的分散剂选纯水、乙醇中的一种或混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高容量纳米级磷酸亚铁锂的制备方法，其特征在于，所述的分散剂与三价铁源、磷源、锂源 、掺杂元素化合物、碳源的混合总量的体积质量比为:l_2ml:l-2g。
【文档编号】H01M4/58GK103466587SQ201310366395
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】方立贵, 谢中平, 左一村, 王长平 申请人:中盐安徽红四方新能源科技有限公司