一种磷酸锰铁锂及其制备方法和应用_3

文档序号:8432639阅读:来源:国知局
0°C并将压力控制在1.5MPa下反应6h,反应完冷却至30°C,过滤得到沉淀物。将所述 沉淀物先用5L去离子水洗涤2次,然后再用5L无水乙醇洗涤1次,接着在80°C下干燥3h, 得到磷酸锰铁锂L2。所述磷酸锰铁锂L2以及磷酸锰铁锂标准样的X射线衍射谱图(XRD谱 图)如图4所示。从图4的结果可以看出,所述磷酸锰铁锂L2的衍射峰与磷酸锰铁锂标准 样的衍射峰的峰位相同,峰形狭窄且对称,衍射花样中未观察到杂相峰,由此可见,所述磷 酸锰铁锂L2的纯度很高。
[0067] 将IOg蔗糖溶于500mL去离子水中,并加入100g干燥后的所述磷酸锰铁锂L2,然 后用Fluko高速剪切分散机搅拌15min,接着在温度为230°C下喷雾干燥,然后在氮气保护 下,将喷雾干燥得到的产物在750°C的管式炉中焙烧4小时,接着冷却至45°C,得到磷酸锰 铁锂复合材料TM-2。用扫描电子显微镜观察所述磷酸锰铁锂复合材料TM-2的微观形貌,结 果表明,所述磷酸锰铁锂复合材料TM-2的粒径较小且粒径分布较为均匀,其平均一次粒径 为45. 75nm,粒径标准差为10. 6。
[0068] 实施例3
[0069] 该实施例用于说明本发明提供的磷酸锰铁锂及其制备方法。
[0070] (1)配制第一溶液:
[0071] 将172. 54g (1.5mol)磷酸加入1.65L去离子水中,并往溶液中通氮气保护,然后 加入177. 93g (0· 994mol)硝酸亚锰和147. 55g (0· 536mol)硫酸亚铁溶解;
[0072] (2)配制第二溶液:
[0073] 将193. 19g (4. 59mol)氢氧化锂溶于I. 85L去离子水溶解,并通氮气保护;
[0074] (3)并流混合并反应:
[0075] 将所述第一溶液置于第一溶液罐2中,将所述第二溶液置于第二溶液罐3中。在 反应釜1的储罐中预加水I. 5L,用氮气排除储罐中的空气,然后同时打开第一计量泵5和 第二计量泵6以连续加入所述第一溶液和第二溶液,控制第二溶液的流速30mL/min,并将 混合产物的PH值始终控制在7,所述第一溶液的流速通过pH值进行控制,在加料过程中不 断搅拌,加完两种溶液后在50°C、800rpm下继续搅拌15min,然后在50°C下砂磨楽料0. 5小 时,得到混合浆料。然后将所述混合浆料打入已通氮气排气的高压反应釜后密封,将温度升 至140°C并将压力控制在0. 3MPa下反应10h,反应完冷却至40°C,过滤得到沉淀物。将所述 沉淀物先用5L去离子水洗涤2次,然后再用5L无水乙醇洗涤1次,接着在80°C下干燥3h, 得到磷酸锰铁锂L3。从所述磷酸锰铁锂L3以及磷酸锰铁锂标准样的XRD谱图的结果可以 看出,所述磷酸锰铁锂L3的衍射峰与磷酸锰铁锂标准样的衍射峰的峰位相同,峰形狭窄且 对称,衍射花样中未观察到杂相峰,由此可见,所述磷酸锰铁锂L3的纯度很高。
[0076] 将20g蔗糖溶于500mL去离子水中,并加入100g干燥后的所述磷酸锰铁锂L2,然 后用Fluko高速剪切分散机搅拌15min,接着在温度为270°C下喷雾干燥,然后在氮气保护 下,将喷雾干燥得到的产物在650°C的管式炉中焙烧10小时,接着冷却至45°C,得到磷酸锰 铁锂复合材料TM-3。用扫描电子显微镜观察所述磷酸锰铁锂复合材料TM-3的微观形貌,结 果表明,所述磷酸锰铁锂复合材料TM-3的粒径较小且粒径分布较为均匀,其平均一次粒径 为42. 78nm,粒径标准差为9. 5。
[0077] 实施例4
[0078] 该实施例用于说明本发明提供的磷酸锰铁锂及其制备方法。
[0079] 按照实施例1的方法制备磷酸锰铁锂,不同的是,所述硫酸亚锰与硫酸亚铁的 摩尔比不同,具体地,硫酸亚锰的用量为203. 25g (1. 2mo 1),硫酸亚铁的用量为82. 66g (0. 30mol),得到磷酸锰铁锂L4和磷酸锰铁锂复合材料TM-4。从所述磷酸锰铁锂L4以及磷 酸锰铁锂标准样的XRD谱图的结果可以看出,所述磷酸锰铁锂L4的衍射峰与磷酸锰铁锂标 准样的衍射峰的峰位相同,峰形狭窄且对称,衍射花样中未观察到杂相峰,由此可见,所述 磷酸锰铁锂L4的纯度很高。用扫描电子显微镜观察所述磷酸锰铁锂复合材料TM-4的微观 形貌,结果表明,所述磷酸锰铁锂复合材料TM-4的粒径较小且粒径分布较为均匀,其平均 一次粒径为41. 43nm,粒径标准差为9. 2。
[0080] 实施例5
[0081] 该实施例用于说明本发明提供的磷酸锰铁锂及其制备方法。
[0082] 按照实施例1的方法制备磷酸锰铁锂,不同的是,在所述第一溶液的配制过程中, 将172. 54g(l. 5mol)磷酸加入I. 65L去离子水中之后并往溶液中通入氮气之前,加入5. 06g (0. 029mol)抗坏血酸,得到磷酸锰铁锂L5和磷酸锰铁锂复合材料TM-5。从所述磷酸锰铁 锂L5以及磷酸锰铁锂标准样的XRD谱图的结果可以看出,所述磷酸锰铁锂L5的衍射峰与 磷酸锰铁锂标准样的衍射峰的峰位相同,峰形狭窄且对称,衍射花样中未观察到杂相峰,由 此可见,所述磷酸锰铁锂L5的纯度很高。用扫描电子显微镜观察所述磷酸锰铁锂复合材料 TM-5的微观形貌,结果表明,所述磷酸锰铁锂复合材料TM-5的粒径较小且粒径分布较为均 匀,其平均一次粒径为42. 35nm,粒径标准差为9. 3。
[0083] 实施例6
[0084] 该实施例用于说明本发明提供的磷酸锰铁锂的制备方法。
[0085] 按照实施例1的方法制备磷酸锰铁锂,不同的是,在所述第一溶液和第二溶液的 并流混合过程中,不包括在30°C下砂磨浆料1小时的步骤,而是直接将在30°C、550rpm下继 续搅拌15min后得到的混合浆料打入已通氮气排气的高压反应釜中进行反应,得到磷酸锰 铁锂L6和磷酸锰铁锂复合材料TM-6。从所述磷酸锰铁锂L6以及磷酸锰铁锂标准样的XRD 谱图的结果可以看出,所述磷酸锰铁锂L6的衍射峰与磷酸锰铁锂标准样的衍射峰的峰位 相同,峰形狭窄且对称,衍射花样中未观察到杂相峰,由此可见,所述磷酸锰铁锂L6的纯度 很高。用扫描电子显微镜观察所述磷酸锰铁锂复合材料TM-6的微观形貌,结果表明,所述 磷酸锰铁锂复合材料TM-6的粒径较小且粒径分布较为均匀,其平均一次粒径为49. 15nm, 粒径标准差为11. 1。
[0086] 实施例7
[0087] 该实施例用于说明本发明提供的磷酸锰铁锂的制备方法。
[0088] 按照实施例1的方法制备磷酸锰铁锂,不同的是,将所述第一溶液中的所述磷酸 用相同摩尔数的磷酸二氢铵替代,且将所述第二溶液中的氢氧化锂用Imol的一水氢氧化 锂和Imol的氢氧化钠的混合物替代,得到磷酸锰铁锂L7和磷酸锰铁锂复合材料TM-7。从 所述磷酸锰铁锂L7以及磷酸锰铁锂标准样的XRD谱图的结果可以看出,所述磷酸锰铁锂L7 的衍射峰与磷酸锰铁锂标准样的衍射峰的峰位相同,峰形狭窄且对称,衍射花样中未观察 到杂相峰,由此可见,所述磷酸锰铁锂L7的纯度很高。用扫描电子显微镜观察所述磷酸锰 铁锂复合材料TM-7的微观形貌,结果表明,所述磷酸锰铁锂复合材料TM-7的粒径较小且粒 径分布较为均匀,其平均一次粒径为46. Inm,粒径标准差为10. 9。
[0089] 对比例1
[0090] 该对比例用于说明参比的磷酸锰铁锂及其制备方法。
[0091] (1)配制第一溶液:
[0092] 与实施例6相同;
[0093] (2)配制第二溶液:
[0094] 与实施例6相同;
[0095] (3)混合并反应:
[0096] 将高压反应釜用氮气排气之后加入第一溶液,然后连续加入第二溶液,控制所述 第二溶液的流速为45mL/min,加料完毕后将高压反应釜中的温度升至170°C并将压力控制 在0. 75MPa下反应8h,反应完冷却至35°C,过滤得到沉淀物。将所述沉淀物先用5L去离子 水洗涤2次,然后再用5无水乙醇洗涤1次,接着在80°C下干燥3h,得到参比的磷酸锰铁锂 DL1。所述磷酸锰铁锂DLl以及磷酸锰铁锂标准样的X射线衍射谱图如图5所示。从图5 的结果可以看出,所述参比的磷酸锰铁锂DLl的衍射峰与磷酸锰铁锂标准样的衍射峰的峰 位相同,峰形狭窄且对称,23°存在很小的衍射杂峰,由此可见,所述参比的磷酸锰铁锂DLl 的纯度要低于磷酸锰铁锂Ll的纯度。
[0097] 将15g葡萄糖溶于500mL去离子水中,并加入100g干燥后的所述参比的磷酸锰铁 锂DL1,然后用Fluko高速剪切分散机搅拌15min,接着在温度为250°C下喷雾干燥,然后在 氮气保护下,将喷雾干燥得到的产物在700°C的管式炉中焙烧8小时,接着冷却至45°C,得 到参比的磷酸锰铁锂复合材料DTM-1。用扫描电子显微镜观察所述参比的磷酸锰铁锂复合 材料DTM-I的微观形貌,结果表明,所述参比的磷酸锰铁锂复合材料DTM-I的粒径较大且粒 径分布不太均匀,其平均一次粒径为78. 15nm,粒径标准差为23. 4。
[0098] 对比例2
[0099] 该对比例用于说明参比的磷酸锰铁锂及其参比制备方法。
[0100] (1)配制第一溶液:
[0101] 与实施例6相同;
[0102] (2)配制第二溶液:
[0103] 与实施例6相同;
[0104] (3)混合并反应:
[0105] 将高压反应釜用氮气排气之后加入第二溶液,然后连续加入第一溶液,控制所述 第一溶液的流速为45mL/min,加料完毕后将高压反应釜中的温度升至170°C并将压力控制 在0. 75MPa下反应8h,反应完冷却至35°C,过滤得到沉淀物。将所述沉淀物先用5L去离子 水洗涤2次,然后再用5L无水乙醇洗涤1次,接着在80°C下干燥3h,得到参比的磷酸锰铁 锂材料DL2。从所述参比的磷酸锰铁锂DL2以及磷酸锰铁锂标准样的XRD谱图可以看出,所 述参比的磷酸锰铁锂DL2的衍射峰与磷酸锰铁锂标准样的衍射峰的峰位相同,峰形狭窄且 对称,23°存在很小的衍射杂峰,由此可见,所述参比的磷酸锰铁锂DL2的纯度要低于磷酸 锰铁锂Ll的纯度。
[0106] 将15g葡萄糖溶于500mL去离子水中,并加入100g干燥后的所述参比
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