CN102142544A - 一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法 - Google Patents

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张永胜
王宗衡
孙学磊
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Abstract

一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法，本发明的技术方案要点是，将锂源、铁源、磷源按摩尔比Li∶Fe∶PO4＝1∶(0.99～1.01)∶1称重；在20～90℃恒温加热、搅拌下，先将磷源、锂源溶解在去离子水或蒸馏水中，所用去离子水或蒸馏水的质量为铁源质量的2～8倍，然后加入有机酸和铁源，有机酸的加入量按有机酸与铁源的摩尔比为(0.001～2)∶1，最后加入有机碳源，使之形成均匀的混合溶液；将此溶液喷雾干燥得到前躯体粉末，然后在氮气或氩气保护下以500～900℃焙烧3～30h，冷却、过筛(200～400目)后便得到磷酸铁锂产品。本发明方法工艺简便，能耗较低，适合于工业化生产。

Description

一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及磷酸铁锂正极材料的制备，特别是一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法。
背景技术：
目前所使用的磷酸铁锂正极材料主要用来制造锂离子电池，而磷酸铁锂正极材料的制备方法目前主要有高温固相法：高温固相法操作简便，易于实现工业化，但是由于固体原料难以充分混合，高温固相法一般具有球磨时间和焙烧时间长、所得产物在颗粒大小和成分上不均匀等缺点；共沉淀法：可以得到细小且均匀的LiFePO4颗粒，但是对沉淀过程中需要通惰性气体防止Fe2+的氧化，操作工序多且控制条件较多，不利于实现工业化。溶胶-凝胶法：制备的材料虽然均匀性较好，但是制备条件要求较苛刻且周期较长，工业化难度大。所以现在亟需一种适合于工业化、制造出的材料均匀性好的制造磷酸铁锂正极材料制备方法。
发明内容：
本发明的目的是提供一种适合于工业化的制造磷酸铁锂正极材料的方法。本发明的技术方案是，一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：将锂源、铁源、磷源按摩尔比Li∶Fe∶PO4＝1∶(0.99～1.01)∶1称重；在20～90℃恒温加热、搅拌下，先将磷源、锂源溶解在去离子水或蒸馏水中，所用去离子水或蒸馏水的质量为铁源质量的2～8倍，然后加入有机酸和铁源，有机酸的加入量按有机酸与铁源的摩尔比为(0.001～2)∶1，最后加入有机碳源，使之形成均匀的混合溶液；将此溶液喷雾干燥得到前躯体粉末，然后在氮气或氩气保护下以500～900℃焙烧3～30h，冷却、过筛(200～400目)后便得到磷酸铁锂产品。铁源为乙酸亚铁或碳酸亚铁；锂源为碳酸锂、氢氧化锂或磷酸二氢锂；磷源为磷酸或磷酸二氢锂。所述的有机酸为甲酸或乙酸。当铁源为乙酸亚铁时，不加入有机酸；当铁源为碳酸亚铁时，加入的有机酸与铁源的摩尔比为2∶1。所述有机碳源为葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇或聚乙烯醇，加入量为铁源质量的4～70％。本发明方法工艺简便，能耗较低，适合于工业化生产。
具体实施方式：
实施例1
将329.4g磷酸二氢锂加入到20℃的1500mL去离子水中，然后加入551.3g乙酸亚铁，再加入70g蔗糖，将此溶液在200℃下喷雾干燥得到前躯体粉末。在通有氮气的管式电阻炉中，以5℃/min升温至650℃，保温20小时，然后随炉冷却至室温，过200目筛后，得到LiFePO4/C正极材料。
实施例2
将207.9g磷酸二氢锂和108.3g甲酸(浓度85％)在30℃下溶解在1200mL去离子水中，然后加入231.7g碳酸亚铁使之溶解，再加入162.2g葡萄糖，将混合溶液在200℃下喷雾干燥得到前躯体粉末。将前躯体粉末置于通有氩气的管式电阻炉中，以10℃/min升温至750℃，保温18小时，过250目筛后，得到LiFePO4/C正极材料。
实施例3
将230.6g磷酸(浓度85％)、73.9g碳酸锂溶解在1000mL去离子水中，在40℃水浴加热、搅拌下加入121g冰乙酸、231.7g碳酸亚铁，然后加入50g聚乙二醇，在250℃下喷雾干燥得到前躯体粉末。将前躯体粉末置于通有氩气的管式电阻炉中，以10℃/min升温至800℃，保温6小时得，过300目筛后，到LiFePO4/C正极材料。
实施例4
将345.9g磷酸(浓度85％)、125.9g氢氧化锂(一水合物)溶解在1500mL去离子水中，然后加入521.8g乙酸亚铁，在90℃水浴加热、搅拌下加入21g聚乙烯醇，将混合溶液在250℃下喷雾干燥得到前躯体粉末。将前躯体粉末置于通有氮气的管式电阻炉中，以5℃/min升温至700℃，保温10小时，过400目筛后，得到LiFePO4/C正极材料。

Claims (5)

1.一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：将锂源、铁源、磷源按摩尔比Li∶Fe∶PO4＝1∶(0.99～1.01)∶1称重；在20～90℃恒温加热、搅拌下，先将磷源、锂源溶解在去离子水或蒸馏水中，所用去离子水或蒸馏水的质量为铁源质量的2～8倍，然后加入有机酸和铁源，有机酸的加入量按有机酸与铁源的摩尔比为(0.001～2)∶1，最后加入有机碳源，使之形成均匀的混合溶液；将此溶液喷雾干燥得到前躯体粉末，然后在氮气或氩气保护下以500～900℃焙烧3～30h，冷却、过筛(200～400目)后便得到磷酸铁锂产品。
2.如权利要求1所述的一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：铁源为乙酸亚铁或碳酸亚铁；锂源为碳酸锂、氢氧化锂或磷酸二氢锂；磷源为磷酸或磷酸二氢锂。
3.如权利要求1所述的一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述的有机酸为甲酸或乙酸。
4.如权利要求1所述的一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：当铁源为乙酸亚铁时，不加入有机酸；当铁源为碳酸亚铁时，加入的有机酸与铁源的摩尔比为2∶1。
5.如权利要求1所述的一种掺碳磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述有机碳源为葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇或聚乙烯醇，加入量为铁源质量的4～70％。
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