分别称取 65.00 g Fe2SO4.7Η20、26.97 g H3PO4 (85%)，加入到 112 mL 丙三醇和 70 mL水的混合溶液中，边通氩气边搅拌混合；称取29.73 g L1H.H2O (99%)加入100 mL丙三醇和93 mL水的混合溶液中，在氩气氛下搅拌溶解，然后缓慢加入到前溶液中，调节体系pH=7.20，充分混合搅拌，然后将反应釜密封，200°C反应2小时。待反应体系降至室温，产物经离心分离、洗涤，于105°C真空干燥I小时，即得到灰白色磷酸铁锂材料。
[0028]图1为本实施例所得的LiFePOd^SEM图片，从图中可以看出，LiFePO4晶体沿特定的方向生长，所得磷酸铁锂晶体呈米粒状，所述米粒状结构的短轴尺寸为300~500纳米，长轴尺寸为1~2微米。图2为实施例1所得的LiFePOjP LiFePO4标样的XRD图。本发明技术方法所得的复合材料与LiFePO4标准样比较，复合材料29.8°处的衍射峰(020)比25.6°
的衍射峰(111)要强，这是由于丙三醇的加入，丙三醇分子优先吸附在{010}面，限制了LiFePO4分子在{010}方向上生长，因此LiFePO 4晶体在{010}方向的厚度较小，位于所述米粒状结构的短轴方向。由于Li+的嵌入与脱嵌是沿着{010}方向进行的，所以Li+通过的路径就较短，从而改善了 Li+的迀移能力这将有利于材料的大倍率充放电。
[0029]将所得的材料，以乙炔黑为导电剂、聚偏氟乙烯为粘合剂制成电极片，金属锂作为负极，组装成2032扣式电池在2.2-4.2V电压范围内测试其充放电容量和倍率性能。结果见附图3，从图中可以看出，0.1C的比容量为157 mAh/g，充放电电位差为0.12V，1C的比容量为146 mAh/g，充放电电位差为0.15V。
[0030]实施例2
分别称取 65.00 g Fe2SO4.7Η20、26.96 g H3PO4(85%)，加入到 62.5 mL 丙三醇和 112.5mL水的混合溶液中，边通氩气边搅拌混合；称取29.73 g L1H.H2O (99%)加入50 mL丙三醇和150 mL水的混合溶液中，在氩气氛下搅拌溶解，然后缓慢加入到前溶液中，调节体系pH=7.15，充分混合搅拌，然后将反应釜密封，200°C反应2小时。待反应体系降至室温，产物经离心分离、洗涤，于100°C真空干燥1.5小时，即得到灰白色磷酸铁锂材料。
[0031]与实施例1相似，LiFePO^aB体沿特定的方向生长，所得磷酸铁锂晶体呈米粒状，所述米粒状结构的短轴尺寸为300~500纳米，长轴尺寸为1~2微米，因此LiFePO4晶体在{010}方向的厚度较小，位于所述米粒状结构的短轴方向。
[0032]将所得的材料，以乙炔黑为导电剂、聚偏氟乙烯为粘合剂制成电极片，金属锂作为负极，组装成2032扣式电池在2.2-4.2V电压范围内测试其充放电容量和倍率性能。0.1C的比容量为156 mAh/g, IC的比容量为145 mAh/g。
[0033]实施例3:
分别称取 65.00 g Fe2SO4.7H20、26.96 g H3PO4 (85%)，加入到 93 丙三醇和 94.5 mL水的混合溶液中，边通氩气边搅拌混合；称取29.73 g L1H.H2O (99%)加入94.5 mL丙三醇和93 mL水的混合溶液中，在氩气氛下搅拌溶解，然后缓慢加入到前溶液中，调节体系pH=7.25，充分混合搅拌，然后将反应釜密封，200°C反应2小时。待反应体系降至室温，产物经离心分离、洗涤，于90°C真空干燥2小时，即得到灰白色磷酸铁锂材料。
[0034]与实施例1相似，LiFePO^aB体沿特定的方向生长，所得磷酸铁锂晶体呈米粒状，所述米粒状结构的短轴尺寸为300~500纳米，长轴尺寸为1~2微米，因此LiFePO4晶体在{010}方向的厚度较小，位于所述米粒状结构的短轴方向。
[0035]将所得的材料，以乙炔黑为导电剂、聚偏氟乙烯为粘合剂制成电极片，金属锂作为负极，组装成2032扣式电池在2.2-4.2V电压范围内测试其充放电容量和倍率性能。0.1C的比容量为158 mAh/g, IC的比容量为146 mAh/g。
[0036]以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种晶体结构可控的磷酸铁锂材料，其特征在于，所述磷酸铁锂晶体呈米粒状，其中磷酸铁锂晶体的C轴方向，S卩[010]晶向，位于所述米粒状结构的短轴方向。2.根据权利要求1所述的晶体结构可控的磷酸铁锂材料，其特征在于，所述米粒状结构的短轴尺寸为300~500纳米。3.—种如权利要求1所述晶体结构可控的磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，以丙三醇和水作为混合溶剂，采用水/溶剂热法进行制备。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将铁源、磷源和锂源加入丙三醇与水的混合溶剂中；在保护气氛中180-220°C反应1-3小时；待反应物冷却后，分离、洗涤、干燥即得到磷酸铁锂材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铁源、磷源和锂源按化学计量比1:1:3加入。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂中丙三醇/水的体积比为 1:9-2:1。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，反应前调节体系PH在7.10-7.30之间。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，加入锂源前，先使用保护气体排出反应体系中的氧。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铁源为七水合硫酸亚铁，所述磷源为磷酸，所述锂源为一水氢氧化锂。10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为采用氮气或氩气进行保护。
【专利摘要】本发明公开了一种晶体结构可控的磷酸铁锂材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。所述磷酸铁锂晶体呈米粒状，其中磷酸铁锂晶体的C轴方向，即[010]晶向，位于所述米粒状结构的短轴方向。所述制备方法以丙三醇和水作为混合溶剂，采用水/溶剂热法进行制备。本发明基于丙三醇/水混合溶剂液相法的工艺设计合成磷酸铁锂，实现了磷酸铁锂晶体生长方向的控制。本方法步骤简单，操作容易，得到的磷酸铁锂材料电化学性能优异，在锂电池正极材料的生产领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】H01M4/1397, H01M4/58
【公开号】CN104900874
【申请号】CN201510236964
【发明人】张永志, 肖丹, 郭勇, 王强, 黄建新, 王隽, 李玲琛
【申请人】德阳威旭锂电科技有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月11日