CN101764225B - 一种纳米晶磷酸铁锂材料的制备方法 - Google Patents

一种纳米晶磷酸铁锂材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米晶磷酸铁锂材料的制备方法，属于电池材料制备技术领域。该材料以FeC2O4·H2O、Li2CO3、H3PO4、和淀粉为原料，其特征在于，所述材料的配方为：FeC2O4·H2O∶Li2CO3∶H3PO4＝1∶0.5∶1，其比例为实际摩尔数，进行配料；球磨混料，烘干，过筛；分别在300℃～400℃和600℃～750℃氮气气氛中煅烧，保温，即得纳米晶磷酸铁锂正极材料。利用本发明的配方和制备方法制备的纳米晶磷酸铁锂正极材料，平均晶粒度为＜100nm，平均颗粒度大于8微米，容量高＞140mAh，循环寿命长(＞2000次)。本制备方法工艺简单、低成本，适用于工业化生产。

Description

一种纳米晶磷酸铁锂材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池用纳米晶磷酸铁锂材料，属于锂离子电池材料制备技术领域。
背景技术
磷酸铁锂由于安全性能好、环保、使用寿命长，是最具有前景的锂离子电池的正极材料。磷酸铁锂材料的离子和电子导电性能较差，所以通过半湿法，低温分解、反应减小磷酸铁锂的颗粒尺寸和包碳，制备出纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂材料。这样就能大大提高磷酸铁锂电池材料的电化学性能和高倍率放电。目前，磷酸铁锂的制备方法有两种，液相法、固相反应法。固相反应法，由于方法简单，原料及生产成本低，是磷酸铁锂正极材料的主要制备方法。但是，固相反应法制备的磷酸铁锂，需要在惰性气氛中才能制备出性能良好的材料。本发明采取的半湿法，是将磷酸与反应原料FeC2O4·H2O、Li2CO3在水介质中球磨，使各种原料均匀混合，在较低的温度下(300℃)分解和反应，650～750℃进一部反应和致密化，制备出纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂材料
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种价格低廉、利于环保性能优良的锂离子电池用纳米晶磷酸铁锂材料的制备方法。
本发明的是提供一种工艺简单、低成本，制备的粉料具有高容量、高导电率的高振实密度锂离子电池用纳米晶磷酸铁锂材料的制备方法。
一种纳米晶磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，该方法依次按如下步骤进行：
(1)分别称量按摩尔比为；FeC2O4·H2O∶1、Li2CO3∶0.5、H3PO4∶1
(2)将所配制的原材料以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(3)将混合好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在300℃进行煅烧处理。
(5)将煅烧好的料再加入重量比为10wt％淀粉，以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(6)将磨好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(7)将烘干的料在2000kg/cm2压力下，压成密实块体；
(8)将压好的块体在流动N2气氛保护下，600℃～750℃煅烧，并保温10小时～20小时；
(9)将步骤(8)煅烧后的料进行粉碎、分级即得纳米晶磷酸铁锂材料。
利用本发明的配方和制备方法制备的纳米晶磷酸铁锂材料，平均晶粒度为＜100nm，颗粒度大于8微米，容量高＞140mAh，循环寿命长(＞2000次)。本制备方法工艺简单、低成本，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
(1)分别称量FeC2O4·H2O：57％wt、Li2CO3：12％wt、H3PO4：31％wt，进行配料。
(2)将所配制的原材料以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(3)将混合好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在300℃进行煅烧处理。
(5)将煅烧好的料再加入10wt％淀粉，以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(6)将磨好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(7)将烘干的料在2000kg/cm2压力下，压成密实块体；
(8)将压好的块体在流动N2气氛保护下，600℃煅烧，并保温20小时；
(9)将上述煅烧后的料进行粉碎、分级即得纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂材料。
实施例2
(1)分别称量FeC2O4·H2O：55％wt、Li2CO3：13％wt、H3PO4：32％wt，进行配料。
(2)将所配制的原材料以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(3)将混合好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在350℃进行煅烧处理。
(5)将煅烧好的料再加入10wt％淀粉，以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(6)将磨好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(7)将烘干的料在2000kg/cm2压力下，压成密实块体；
(8)将压好的块体在流动N2气氛保护下，650℃煅烧，并保温10小时；
(9)将上述煅烧后的料进行粉碎、分级即得纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂材料。
实施例3
(1)分别称量FeC2O4·H2O：54％wt、Li2CO3：13％wt、H3PO4：33％wt，进行配料。
(2)将所配制的原材料以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(3)将混合好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在400℃进行煅烧处理。
(5)将煅烧好的料再加入10wt％淀粉，以料∶水＝1∶1(重量)进行球磨混料10小时以上。
(6)将磨好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干24小时。
(7)将烘干的料在2000kg/cm2压力下，压成密实块体；
(8)将压好的块体在流动N2气氛保护下，700℃煅烧，并保温10小时；
(9)将上述煅烧后的料进行粉碎、分级即得纳米晶高振实密度大颗粒磷酸铁锂材料。

Claims (1)

1.一种制备纳米晶磷酸铁锂材料的方法，其特征在于，该方法依次按如下步骤进行：
(1)按摩尔比分别称量配料FeC2O4·H2O∶1、Li2CO3∶0.5、H3PO4∶1；
(2)将所配制的原材料以重量比为料∶水＝1∶1进行球磨混料；
(3)将混合好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干；
(4)在流动氮气条件下，将烘干料，在300℃～400℃进行煅烧处理；
(5)将煅烧好的料再加入重量比为10wt％淀粉，以重量比为料∶水＝1∶1进行球磨混料；
(6)将磨好的料在100℃，流动N2气氛保护下烘干；
(7)将烘干的料在2000kg/cm2压力下，压成密实块体；
(8)将压好的块体在流动N2气氛保护下，600℃～750℃煅烧，并保温10小时～20小时；
(9)将步骤(8)煅烧后的料进行粉碎、分级，即得纳米晶磷酸铁锂材料。
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