CN103579587A - 一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺 - Google Patents

一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN103579587A
CN103579587A CN201310465118.7A CN201310465118A CN103579587A CN 103579587 A CN103579587 A CN 103579587A CN 201310465118 A CN201310465118 A CN 201310465118A CN 103579587 A CN103579587 A CN 103579587A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
lifepo
source
slurry
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310465118.7A
Other languages
English (en)
Inventor
关成善
宗继月
孟博
梁景玲
杜显振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG HETER ELECTRONIC NEW MATERIAL CO Ltd
Original Assignee
SHANDONG HETER ELECTRONIC NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANDONG HETER ELECTRONIC NEW MATERIAL CO Ltd filed Critical SHANDONG HETER ELECTRONIC NEW MATERIAL CO Ltd
Priority to CN201310465118.7A priority Critical patent/CN103579587A/zh
Publication of CN103579587A publication Critical patent/CN103579587A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，主要包含以下几个步骤：液相混料，将0.05-0.15倍摩尔比例的可溶性有机碳源溶于可溶性溶液中，然后将锂源、铁源、磷源按（1.0-1.1）：1：1摩尔比按顺序依次加入至可溶性溶液中；微波化合，上述浆料搅拌后，在持续搅拌的情况下将浆料放出，然后利对浆料进行粒度细化并检测控制粒子尺寸，随后置于微波设备中将混合物料瞬间干燥，干料的焙烧，在干料收集结束后，将物料投入高温旋转烧结炉，然后进行液相混料，二次引入碳源、微波化合，再置于高温炉内700-900℃焙烧4-6h，得到性质均一，性能优越的碳包覆磷酸铁锂材料。

Description

一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种碳包覆的制备工艺，尤其涉及一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺。 
背景技术： 
磷酸铁锂材料作为当今新型锂离子电池主要的正极材料之一，具有价格低廉，热稳定性好，来源丰富，对环境无污染等优点，是一种环境友好的绿色能源材料。随着世界范围内能源的日益枯竭，环境不断恶化，磷酸铁锂材料等绿色能源基础，也逐步被企业和国家列入未来可持续性发展战略之中。
通常生产磷酸铁锂材料的方法主要有固相法和液相法，液相法制备磷酸铁锂正极材料物相纯净，物料混合均匀程度高，但操作工艺及使用设备复杂，难以批量化生产；固相法生产工艺简单，过程容易控制，并且适合大批量生产因此得到大量企业的使用；但固相法生产存在颗粒分布不均匀，物相不纯等缺陷，并且固相法所采用干粉混合的方式使物料混合均匀程度有限，无法满足高性能磷酸铁铁锂正极材料的制备和高性能品质动力电池的制造。采用固相-液相相结合的方式，打破了传统工艺生产方式，兼顾液相工艺优势，采用蒸馏水等溶剂作为物料分散介质，并且浆料通过胶体磨或珠磨机等乳化粉碎设备实现了物料粒度精确控制。再经微波化合技术，将具有原子级混合程度的混合浆料瞬间固化，有利于物料在液态中实现均匀混合包覆和材料均一晶型结构的形成和材料在微波中一致生长，为下一步烧结过程中的充分反应做好了铺垫。 
微波加热技术作为一种不同于常规加热方式的热处理形式，具有（1）加热速率快；与常规加热—外加热方式不同，微波加热能使目标物质自身发热，不需要由外而内的热传导过程，因此能在短时间内实现材料整体升温、加热干燥。（2）能耗小；对于热传导速率慢的物质常规加热只会由外部供给一热源，利用温差持续加热，这种加热方式耗能高，速率慢，而微波可以利用整体加热的优点，提高能量利用率。节能高效；（3）选择性加热；微波对不同介质的物料具有不同的作用，这依赖于物料自身的性质和微波的频率，对高介电常数的物质可实现快速加热，而低介电常数物料则反应相对缓慢。 
鉴于以上特点，微波技术已被人们广泛的应用于加热及相关热处理过程中，例如高温烧结反应；采用微波烧结可以提高能量利用率，缩短反应时间，实现连续批量化生产；如中国专利CN102110810A, CN101279725A, CN101817515A, CN101555004A, CN101172597A,  CN1948133A,  CN101179124A中所提到微波加热控制在粒度和形貌方面起到了重要的影响作用，并且还影响着产品的最终质量品质控制。另外，在专利CN101764226A, CN102381692A, CN102347477A中提到，微波对物质的加热具有选择性。所以可以通过将反应物料放置于吸波能力强的介质中实现吸波加热，然而，以上微波技术的运用仅存在于高温烧结环节之中，利用微波技术进行高温合成纵然存在众多优势，然而利用微波加热技术，无法实现烧结物料温度的准确可控，并且不同介质的吸波能力差别导致了众多副反应的产生，吸波能力强的分子升温速率过快，过分长大，影响了材料反应比例的准确性和均匀性，物相纯度降低。 
本发明所运用的微波化合技术是利用均匀微波源控制微波化合干燥温度及干燥时间，在固相烧结工艺混料工序实现了对原子级混合的浆料实现瞬间固化，更有利于材料粒子晶型均一同向生长和材料品质均匀性的提升。 
同传统固相工艺而言，本发明微波化合技术下的固相-液相联用技术创造性的引入了单纯固相法中所规避使用的物质—水，而且利用蒸馏水的特质和微波化合技术的特点，在蒸馏水中实现了材料的纳米级混合和材料粒子粒度的细化，不再需要对成品磷酸铁锂材料进行气粉破碎即可实现对成品材料粒度的控制；除此之外，由于解除了固相工艺中对水分的严格控制，新工艺技术实现了大量设备的优化，淘汰了空压机、气粉机、脱水炉和压片机等一大批高能耗生产设备，节能高效，并且再无大粉尘机械的使用，净化了生产车间条件，实现了能源材料绿色节能生产。 
发明内容
本发明的目的是提供一种兼顾固相与液相制备工艺，实现磷酸铁锂材料便捷、均匀碳包覆的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺。 
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：主要包含以下几个步骤： 
⑴液相混料
将0.05-0.15倍摩尔比例的可溶性有机碳源溶于可溶性溶液中，然后将锂源、铁源、磷源按（1.0-1.1）：1：1摩尔比按顺序依次加入至可溶性溶液中，利用搅拌设备使物料混合均匀，同时控制物料黏度以保证浆料的流动性。
⑵微波化合 
上述浆料搅拌1-5h后，在持续搅拌的情况下将浆料放出，然后利用粉碎乳化设备对浆料进行粒度细化并检测控制粒子尺寸，随后置于微波设备中在于0-150℃条件下化合1-20min将混合物料瞬间干燥，以保证液相环境下物料分布的均匀程度。
⑶干料的焙烧 
在干料收集结束后，将物料投入高温旋转烧结炉，并预通氮气或氩气保护气体30-60min，并在此保护气体持续作用下，于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h再于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h然后进行液相混料，二次引入碳源、微波化合，再置于高温炉内700-900℃焙烧4-6h，得到性质均一，性能优越的碳包覆磷酸铁锂材料。
此制备工艺中， 
⑴液相混料
将0.05-0.15倍摩尔比例的可溶性有机碳源溶于蒸馏水中，然后将锂源、铁源、磷源按（1.0-1.1）：1：1摩尔比按顺序依次加入至该溶液中，利用搅拌设备使物料混合均匀，同时控制物料黏度以保证浆料的流动性。
⑵微波化合 
上述浆料搅拌1-5h后，在持续搅拌的情况下将浆料放出，然后利用粉碎乳化设备对材料进行粒度细化并检测控制粒子尺寸，随后置于微波设备中在于0-150℃条件下化合1-20min将混合物料瞬间干燥，以保证液相环境下物料分布的均匀程度。
⑶干料的焙烧 
在干料收集结束后，将物料投入高温旋转烧结炉，并预通氮气或氩气等保护气体30-60min，并在此保护气体持续作用下，于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h再于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h然后进行液相混料，二次引入碳源、微波化合，再置于高温炉内700-900℃焙烧4-6h，得到性质均一，性能优越的碳包覆磷酸铁锂材料。
本发明的优点效果在于：由于本发明的这种制备工艺，所以有以下优点： 
1、采用液相混料技术实现了反应原料的均匀混合，并且利用浆料细化设备实现了烧前粒度可控，减少了粒子表面对微波的反射，增加了微波透射深度。
2、微波化合技术实现了均匀混合物料的瞬间固化，使固相干燥粉末具有液相般的高精度混合均匀程度。同时干燥后有机碳源均匀分布于材料的各个角落，为实现良好的碳包覆做好了铺垫。 
3、有机碳源在对三价铁源起还原作用的作为碳包覆剂，实现了磷酸铁锂材料的均匀碳包覆；同时部分长分子链结构的有机碳源利用其自身优势可作为稠化剂，对防止料浆沉淀，使料浆均一、稳定起到了重要作用。 
4、利用碳源与磷酸铁锂的吸波能力不同，在微波化合条件下有机碳源率先分解，实现了对反应物料的优先包覆和生长核点的提供。 
5、烧结炉对粒子尺寸细小，均匀程度高的粉体材料实施高温烧结有利于有机碳源的分解均匀和均一生长核点的形成，并且烧结炉高温烧结有利于大批量生产的进行。 
本发明所要解决的技术问题是：提供一种实现磷酸铁锂均匀碳包覆的制备工艺，该方法兼顾固相、液相生产工艺优势，利用固相状态下的液相混合工艺和微波化合技术实现了物料的均匀混合和粒度控制，水溶液在固相制备工艺中的创造性应用和液相状态下均匀混合物料的瞬间固化，保证了物料原子级混合的同时，提高了材料生长的均匀性和一致性，解决了传统高温烧结不纯净，包覆不均匀的缺点，有力提高了均匀碳包覆磷酸铁锂材料的电化学性能。 
本发明所采用的技术方案是利用液相状态下混料均匀充分的优势，并兼顾固相反应所得材料结构稳定的特点，利用微波化合技术实现了固相-液相工艺的联合制备，实现了从原材料均匀混合到最终产品电化学性质稳定的品质提升，本发明方法汲取液相混料优势，使物料混合均匀，分布均一，水溶液的快速蒸发有利于液相状态下物料混合均匀程度的保持，另外可溶性有机碳源的提前溶解使其在瞬间固化的同时渗透到物料的各个角落，有利于碳源成分于原料的表面均匀包覆，同时为后段烧结生长提供了充分均匀的生长核点，为最终获得粒度均一，碳包覆均匀的磷酸铁锂正极材料打好了基础。 
附图说明
    图1是实施例1所得磷酸铁锂正极材料的X射线衍射图谱，通过与标准PDF卡的对比，材料的衍射图像与标准谱（JCPDS190721）吻合，并且衍射峰尖锐，说明本实施例产品为单一的磷酸铁锂物相，产物的结晶性良好。 
图2是实施例1产品的电化学充放电曲线图像，由图易知：本发明制备得到的磷酸铁锂正极材料具有良好的电化学性能，通过模拟电池检测其在不同倍率下的充放电曲线，亦能获得0.2C放电比容量≥153mAh/g，1C倍率下的放电比容量≥141 mAh/g，2C倍率下的放电比容量≥130mAh/g。 
图3a是实施例1所得产品的扫描电镜图片，由图片显示可知，本实例所得材料是由尺寸为300-500nm的颗粒组成，并且颗粒尺寸分布均匀集中，无明显团聚现象。图3b为比较例1的扫描电镜图片，图片中粒子尺寸分布不集中，存在有大块团聚颗粒；另外由其更高倍率图像（图3d）可以看到材料粒子表面包覆不均匀，外表呈现不规则形貌，材料结晶度不好。图3c是实施例1所得磷酸铁锂材料的局部扫描电镜图片，由图可以看出材料粒子呈现椭球形，整个外表面被完整包覆，并点缀有少量碳单质颗粒。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明： 
本发明如图1、2、3所示，一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：主要包含以下几个步骤：
⑴液相混料
将0.05-0.15倍摩尔比例的可溶性有机碳源溶于可溶性溶液中，然后将锂源、铁源、磷源按（1.0-1.1）：1：1摩尔比按顺序依次加入至可溶性溶液中，利用搅拌设备使物料混合均匀，同时控制物料黏度以保证浆料的流动性。
⑵微波化合 
上述浆料搅拌1-5h后，在持续搅拌的情况下将浆料放出，然后利用粉碎乳化设备对浆料进行粒度细化并检测控制粒子尺寸，随后置于微波设备中在于0-150℃条件下化合1-20min将混合物料瞬间干燥，以保证液相环境下物料分布的均匀程度。
⑶干料的焙烧 
在干料收集结束后，将物料投入高温旋转烧结炉，并预通氮气或氩气保护气体30-60min，并在此保护气体持续作用下，于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h再于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h然后进行液相混料，二次引入碳源、微波化合，再置于高温炉内700-900℃焙烧4-6h，得到性质均一，性能优越的碳包覆磷酸铁锂材料。
在本实施例中, 
⑴液相混料
将0.05-0.15倍摩尔比例的可溶性有机碳源溶于蒸馏水中，然后将锂源、铁源、磷源按（1.0-1.1）：1：1摩尔比按顺序依次加入至该溶液中，利用搅拌设备使物料混合均匀，同时控制物料黏度以保证浆料的流动性。
⑵微波化合 
上述浆料搅拌1-5h后，在持续搅拌的情况下将浆料放出，然后利用粉碎乳化设备对材料进行粒度细化并检测控制粒子尺寸，随后置于微波设备中在于0-150℃条件下化合1-20min将混合物料瞬间干燥，以保证液相环境下物料分布的均匀程度。
⑶干料的焙烧 
在干料收集结束后，将物料投入高温旋转烧结炉，并预通氮气或氩气等保护气体30-60min，并在此保护气体持续作用下，于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h再于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h然后进行液相混料，二次引入碳源、微波化合，再置于高温炉内700-900℃焙烧4-6h，得到性质均一，性能优越的碳包覆磷酸铁锂材料。在本实施例中,所述可溶性有机碳源为葡萄糖、聚乙二醇、维生素C和淀粉中的一种或它们的混合物，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂和醋酸锂中的一种或它们的混合物。在本实施例中,所述磷源为磷酸铁、磷酸氢铵和磷酸中的一种或它们的混合物；所述铁源为脱水后或未脱水磷酸铁、三氧化二铁中的一种或它们的混合物。
在本实施例中,所述粉碎乳化装置为胶体磨、乳化机、粉碎机或它们的联用装置。在本实施例中,干料收集结束后进行不压片或压片再烧结。 
实施例1： 
在搅拌罐中将3.58kg葡萄糖溶于质量比1：4的蒸馏水中，然后加入21.96kg脱水后 FePO4和0.5倍摩尔比的 Li2CO3，高速搅拌2h；待其混合均匀后将物料转移至乳化机，调节转速2900r/min，对浆料进行粉碎乳化处理，然后转移入微波化合设备，设定温度150℃，对物料进行快速干燥。然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于750℃条件下煅烧4h，即得碳包覆磷酸铁锂产品。
本实例的充放电性能测试：将实例所得碳包覆磷酸铁锂、乙炔黑、60.63%的聚四氟乙烯乳液按照质量百分比80:15:5的比例混合，并搅拌成团，压制成厚度为0.05mm-0.1mm的薄片，置于真空干燥箱于120℃下真空干燥0.5-1h，从而制得电池极片。然后以金属单质锂片为负极，1M的LiPF6-EC/DMC/EMC为电解液，cellgard2300为隔膜，与上述极片组装成模拟电池。 
实施例2 
加热溶解3.38kg淀粉溶于26.24kg蒸馏水中，然后加入至搅拌罐中；称取21.96kg脱水后 FePO4，并计算称量0.5倍摩尔比的 Li2CO3，共同加入搅拌罐中密闭搅拌2h；待搅拌结束后将搅拌罐内混合粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后物料随履带转移至微波设备，设定温度120℃快速干燥。然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于750℃条件下高温煅烧5h，自然冷却，研磨过筛即得碳包覆磷酸铁锂产品材料。
本实例所得产品电化学放电数据如表1所示，材料的电化学性能测试方法同实例1。 
实施例3 
将3.28kg葡萄糖溶解于26.24kg蒸馏水中，然后加入至搅拌罐中；称取26.50kg未脱水FePO4（通过实验室测试未脱水磷酸铁原料的脱水率为17%），并根据其脱水率计算称量5.50kg的 Li2CO3，共同加入搅拌罐中密闭搅拌2h；待搅拌结束后将搅拌罐内混合粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后物料随履带转移至微波设备，设定温度120℃快速干燥。然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于550℃条件下先预烧5h，然后再在750℃条件下高温煅烧5h，自然冷却，研磨过筛即得碳包覆磷酸铁锂产品材料。
本实施例所得产品电化学放电数据如表1所示，材料的电化学性能测试方法同实例1。 
实施例4 
在13.12kg蒸馏水中溶解2.41kg葡萄糖，然后将溶液倒入搅拌罐中；称取21.96kg 脱水后FePO4和5.50kg的Li2CO3共同加入搅拌罐，开启公转和自转密闭搅拌2h；待搅拌结束后将搅拌罐内混合粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后物料随履带转移至微波设备，设定温度120℃快速干燥。然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于350℃条件下高温煅烧2h，待物料冷却后，称量0.44kg葡萄糖溶于11.25kg蒸馏水中并转移入搅拌罐，然后加入上述冷却物料，设置公转25r/min，自转2200r/min，高速搅拌2h，再次将搅拌罐内粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后于微波设备内120℃快速干燥。然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中预通氮气半小时后，并于750℃条件下高温煅烧4h，最终获得碳包覆磷酸铁锂产品。
本实施例所得产品电化学放电数据如表1所示，材料的电化学性能测试方法同实例1。 
比较例1 
准确称取3.28kg葡萄糖、22kg FePO4和0.5倍摩尔比的 Li2CO3，加入至V型混料机进行混料处理2h，待其混合均匀后将均匀混合后的物料转移至旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于750℃条件下高温煅烧4h，即得碳包覆磷酸铁锂产品。
本实例所得产品电化学放电数据如表1所示，材料的电化学性能测试方法同实例1。 
表1.磷酸铁锂电化学测试数据 
实验序号 0.2C放电（mAh/g） 1C放电（mAh/g） 2C放电（mAh/g） 1C循环50次后容量保持量
实施例1 151.4 140.9 130.6 141.9
实施例2 153.2 142.1 133.9 142.3
实施例3 150.9 140.2 130.5 140.9
实施例4 154.1 145.0 133.6 147.1
比较例1 148.7 135.5 125.5 135.3

Claims (10)

1.一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：主要包含以下几个步骤：
⑴液相混料
将0.05-0.15倍摩尔比例的可溶性有机碳源溶于可溶性溶液中，然后将锂源、铁源、磷源按（1.0-1.1）：1：1摩尔比按顺序依次加入至可溶性溶液中，利用搅拌设备使物料混合均匀，同时控制物料黏度以保证浆料的流动性；
⑵微波化合
上述浆料搅拌1-5h后，在持续搅拌的情况下将浆料放出，然后利用粉碎乳化设备对浆料进行粒度细化并检测控制粒子尺寸，随后置于微波设备中在于0-150℃条件下化合1-20min将混合物料瞬间干燥，以保证液相环境下物料分布的均匀程度；
⑶干料的焙烧
在干料收集结束后，将物料投入高温旋转烧结炉，并预通氮气或氩气保护气体30-60min，并在此保护气体持续作用下，于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h再于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h然后进行液相混料，二次引入碳源、微波化合，再置于高温炉内700-900℃焙烧4-6h，得到性质均一，性能优越的碳包覆磷酸铁锂材料。
2.根据权利要求1所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：
⑴液相混料
将0.05-0.15倍摩尔比例的可溶性有机碳源溶于蒸馏水中，然后将锂源、铁源、磷源按（1.0-1.1）：1：1摩尔比按顺序依次加入至该溶液中，利用搅拌设备使物料混合均匀，同时控制物料黏度以保证浆料的流动性；
⑵微波化合
上述浆料搅拌1-5h后，在持续搅拌的情况下将浆料放出，然后利用粉碎乳化设备对材料进行粒度细化并检测控制粒子尺寸，随后置于微波设备中在于0-150℃条件下化合1-20min将混合物料瞬间干燥，以保证液相环境下物料分布的均匀程度；
⑶干料的焙烧
在干料收集结束后，将物料投入高温旋转烧结炉，并预通氮气或氩气等保护气体30-60min，并在此保护气体持续作用下，于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h再于700-900℃焙烧4-6h，或先进行300-600℃烧结1-5h然后进行液相混料，二次引入碳源、微波化合，再置于高温炉内700-900℃焙烧4-6h，得到性质均一，性能优越的碳包覆磷酸铁锂材料。
3.根据权利要求2所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：在搅拌罐中将3.58kg葡萄糖溶于质量比1：4的蒸馏水中，然后加入21.96kg脱水后 FePO4和0.5倍摩尔比的 Li2CO3，高速搅拌2h，待其混合均匀后将物料转移至乳化机，调节转速2900r/min，对浆料进行粉碎乳化处理，然后转移入微波化合设备，设定温度150℃，对物料进行快速干燥，然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于750℃条件下煅烧4h，即得碳包覆磷酸铁锂产品。
4.根据权利要求3所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：加热溶解3.38kg淀粉溶于26.24kg蒸馏水中，然后加入至搅拌罐中，称取21.96kg脱水后 FePO4，并计算称量0.5倍摩尔比的 Li2CO3，共同加入搅拌罐中密闭搅拌2h，待搅拌结束后将搅拌罐内混合粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后物料随履带转移至微波设备，设定温度120℃快速干燥，然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于750℃条件下高温煅烧5h，自然冷却，研磨过筛即得碳包覆磷酸铁锂产品材料。
5.根据权利要求4所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：将3.28kg葡萄糖溶解于26.24kg蒸馏水中，然后加入至搅拌罐中，称取26.50kg未脱水FePO4，通过实验室测试未脱水磷酸铁原料的脱水率为17%，并根据其脱水率计算称量5.50kg的 Li2CO3，共同加入搅拌罐中密闭搅拌2h，待搅拌结束后将搅拌罐内混合粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后物料随履带转移至微波设备，设定温度120℃快速干燥，然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于550℃条件下先预烧5h，然后再在750℃条件下高温煅烧5h，自然冷却，研磨过筛即得碳包覆磷酸铁锂产品材料。
6.根据权利要求5所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：在13.12kg蒸馏水中溶解2.41kg葡萄糖，然后将溶液倒入搅拌罐中，称取21.96kg 脱水后FePO4和5.50kg的Li2CO3共同加入搅拌罐，开启公转和自转密闭搅拌2h，待搅拌结束后将搅拌罐内混合粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后物料随履带转移至微波设备，设定温度120℃快速干燥，然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中，预通氮气半小时，并于350℃条件下高温煅烧2h，待物料冷却后，称量0.44kg葡萄糖溶于11.25kg蒸馏水中并转移入搅拌罐，然后加入上述冷却物料，设置公转25r/min，自转2200r/min，高速搅拌2h，再次将搅拌罐内粘稠浆料倒入胶体磨破碎，破碎后于微波设备内120℃快速干燥，然后将干燥后的物料置于旋转烧结炉中预通氮气半小时后，并于750℃条件下高温煅烧4h，最终获得碳包覆磷酸铁锂产品。
7.根据权利要求6所述的快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：所述可溶性有机碳源为葡萄糖、聚乙二醇、维生素C和淀粉中的一种或它们的混合物，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂和醋酸锂中的一种或它们的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：所述磷源为磷酸铁、磷酸氢铵和磷酸中的一种或它们的混合物；所述铁源为脱水后或未脱水磷酸铁、三氧化二铁中的一种或它们的混合物。
9.根据权利要求8所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：所述粉碎乳化装置为胶体磨、乳化机、粉碎机或它们的联用装置。
10.根据权利要求9所述的一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺，其特征在于：干料收集结束后进行不压片或压片再烧结。
CN201310465118.7A 2013-10-09 2013-10-09 一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺 Pending CN103579587A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310465118.7A CN103579587A (zh) 2013-10-09 2013-10-09 一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310465118.7A CN103579587A (zh) 2013-10-09 2013-10-09 一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103579587A true CN103579587A (zh) 2014-02-12

Family

ID=50050904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310465118.7A Pending CN103579587A (zh) 2013-10-09 2013-10-09 一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103579587A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105355855A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 山东精工电子科技有限公司 一种爆炸法制备高电压正极材料LiNiVO4的方法
CN106698382A (zh) * 2015-11-12 2017-05-24 宁夏际华环境安全科技有限公司 一种磷酸铁锂生产工艺
CN112331846A (zh) * 2019-08-27 2021-02-05 万向一二三股份公司 一种高倍率正极材料磷酸铁锂的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56128575A (en) * 1980-03-12 1981-10-08 Toshiba Corp Preparation of positive electrodes for batteries with organic solvent
CN102760884A (zh) * 2012-07-20 2012-10-31 河南师范大学 锂快离子导体相修饰的锂离子电池正极材料及其制备方法
CN103178266A (zh) * 2013-01-24 2013-06-26 宁波力邦新能源科技有限公司 一种水系锂离子电池材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56128575A (en) * 1980-03-12 1981-10-08 Toshiba Corp Preparation of positive electrodes for batteries with organic solvent
CN102760884A (zh) * 2012-07-20 2012-10-31 河南师范大学 锂快离子导体相修饰的锂离子电池正极材料及其制备方法
CN103178266A (zh) * 2013-01-24 2013-06-26 宁波力邦新能源科技有限公司 一种水系锂离子电池材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄新虎: "LiFeP04/C复合正极材料合成工艺的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, no. 6, 15 June 2012 (2012-06-15) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106698382A (zh) * 2015-11-12 2017-05-24 宁夏际华环境安全科技有限公司 一种磷酸铁锂生产工艺
CN105355855A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 山东精工电子科技有限公司 一种爆炸法制备高电压正极材料LiNiVO4的方法
CN112331846A (zh) * 2019-08-27 2021-02-05 万向一二三股份公司 一种高倍率正极材料磷酸铁锂的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101106194B (zh) 锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法
CN101145611B (zh) 锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法
CN101734637B (zh) 一种锂离子电池用正极材料磷酸钒锂粉体的制备方法
CN110323434B (zh) 制备磷酸锰铁锂-碳复合材料的方法和磷酸锰铁锂-碳复合材料
CN105731427B (zh) 一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法
CN105098178B (zh) 磷酸锰锂及磷酸锰锂/碳复合材料的制备方法
CN104752718B (zh) 一种LiMnxFe1‑xPO4正极活性材料及其制备方法
CN103474622B (zh) 一种锂离子正负极材料的微波固化制备工艺
CN114583155B (zh) 一种磷酸铁锰锂材料的制备方法
CN104538623A (zh) 一种类球形镍锰酸锂正极材料的制备方法
CN101651205A (zh) 锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法
CN105047921A (zh) 锂离子电池正极材料复合磷酸铁锂及其制备方法和锂离子电池
CN102185136B (zh) 一种锂离子电池正极材料纳米磷酸亚铁锂的制备方法
CN104253265A (zh) 阳离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料及其制备方法
CN102881902A (zh) 工业化生产磷酸铁锂正极材料的方法
CN102208624A (zh) 一种低温固相法制备碳包覆磷酸亚铁锂正极材料的方法
CN102709546A (zh) 一种锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法
CN110085810B (zh) 一种包覆改性钴酸锂正极材料的制备方法和应用
WO2023207121A1 (zh) 一种高压实磷酸铁锂正极材料及其制备方法，其正极和电池
CN103224226A (zh) 适用于高倍率动力电池的纳米磷酸铁锂材料及其制备方法
CN114050259A (zh) 一次还原整形二次液相包覆法制备单晶高压实磷酸铁锂
CN103579587A (zh) 一种快速实现磷酸铁锂材料均匀碳包覆的制备工艺
CN112938960B (zh) 一种高压实密度兼低比表面积负极材料的制备方法
CN104466167B (zh) 制备锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的方法
CN103682342B (zh) 一种提高振实密度和比容量的磷酸铁锂制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140212