CN103682363A - 一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法 - Google Patents

一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103682363A
CN103682363A CN201310738621.5A CN201310738621A CN103682363A CN 103682363 A CN103682363 A CN 103682363A CN 201310738621 A CN201310738621 A CN 201310738621A CN 103682363 A CN103682363 A CN 103682363A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
iron phosphate
lifepo
preparation
ball milling
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
CN201310738621.5A
Other languages
English (en)
Inventor
何宾宾
张晖
方世祥
李小双
阳杨
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.)
Yunnan Phosphate Chemical Group Corp Ltd
Original Assignee
Yunnan Phosphate Chemical Group Corp 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 Yunnan Phosphate Chemical Group Corp Ltd filed Critical Yunnan Phosphate Chemical Group Corp Ltd
Priority to CN201310738621.5A priority Critical patent/CN103682363A/zh
Publication of CN103682363A publication Critical patent/CN103682363A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M4/58—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
    • 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)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法。属能源材料领域。本发明将磷酸铁、碳酸锂、碳源、锂位掺杂金属离子以及铁位掺杂金属离子按比例混合均匀，置于球磨机中，加入新型分散剂球磨150-300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150-250℃预热100-250min后，以5-40℃/min加热速率升温，于500-800℃恒温焙烧30-200min，然后以5-20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂电池材料。本发明解决了磷酸铁锂正极材料烧结过程中溶剂回收困难，气氛难以控制等问题。

Description

一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法
技术领域
本发明涉及一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法。属能源材料领域。
背景技术
1997年，随着Padhi和Goodenough等人发现橄榄石相磷酸铁锂（LiFePO4）有优良的电化学性能，其理论比容量相对较高（170mAh/g），能产生3.4V（VS. Li/Li+）的电压，在全充电状态下具有良好的热稳定性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能；同时，具有无毒、原料来源广泛、成本低、热稳定性好等特点，被誉为是有史以来集众多优点于一体的一种锂离子电池正极材料，在电池界引起了一场巨大的轰动。由于磷酸铁锂的众多优点，使得其在各种可移动电源领域，特别是电动车所需的大型动力电源领域有着极大的市场前景。
但是在磷酸铁锂混料和烧结过程中采用有机溶剂混料，如专利CN101150191A使用有机分散剂和无机分散剂混合混料，CN101162776A则采用乙醇作为分散溶剂；均导致如下问题：（1）采用有机溶剂混料混合磷酸铁锂前驱体，需要增加溶剂回收装置，成本增大；（2）未有效回收的有机溶剂在烧结高温条件下汽化，产生碳、氮等化合物，与惰性气体混合后干扰气氛炉中气氛含量的准确测定，严重影响烧结气氛的稳定性，最终影响磷酸铁锂晶体生长及电化学一致性；（3）有机溶剂在预热及烧结过程中会对烧结炉产生一定的腐蚀，一方面造成设备折旧率高，另一方面会带来生产安全性问题。因此，开发出一种不用回收，成本低，不易腐蚀的混料溶剂对提高磷酸铁锂产品质量，推进我国磷酸铁锂电池行业的发展具有重要的意义。
针对磷酸铁锂混料和烧结过程中有机溶剂的问题，目前主要有以下三种方法来改善其性能：
（1）采用无机固体粉末物质或无机溶剂混合前驱体；CN101152960A采用含有铁离子和/或亚铁离子的水溶液和含有磷酸根离子的水溶液混合，CN101152961A采用去离子水作为混合分散溶剂；（2）通过改进溶剂回收装置，是回收率达到99%以上，如CN102173402A在干燥机上端一测按照溶剂冷凝回收装置；（3）提高预热温度，将有机溶剂在烧结之前去除。
发明内容
本发明的目的在于针对上述磷酸铁锂用有机溶剂导致烧结气氛不稳定，影响产品批次稳定性等问题，提供一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法，是将磷酸铁、碳酸锂、碳源、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物按比例混合均匀，置于球磨机中，加入混料分散剂球磨150-300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150-250℃预热100-250min后，以5-40℃/min加热速率升温，于500-800℃恒温焙烧30-200min，然后以5-20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂电池粉末材料。
所述的磷酸铁、碳酸锂、碳源、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物的摩尔比例为：2:1:1:(0.005～0.2):(0.01～0.1)。
所述的碳源选自蔗糖，葡萄糖、柠檬酸中的一种或者几种。
所述的锂位掺杂化合物为Nb2O5，TiO2中的一种；铁位掺杂化合物为MgO，Mg(OH)2，NiO中的一种。
所述的混料分散剂为氧化锌、氧化镁、蒸馏水、乙二胺无机溶剂中的一种或几种。
本发明分散剂采用无机溶剂，从而避免了传统分散剂中未有效回收的有机溶剂在烧结高温条件下汽化，所产生碳、氮等化合物与惰性气体混合后干扰气氛炉中气氛含量的准确测定，导致严重影响烧结气氛的稳定性，最终影响磷酸铁锂晶体生长及电化学一致性的问题。
本发明磷酸铁锂正极材料的制备方法解决了磷酸铁锂正极材料烧结过程中溶剂回收困难，气氛难以控制等问题，得到产品批次稳定性好具的磷酸铁锂材料。
具体实施方式
本发明一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法是将磷酸铁、碳酸锂、碳源、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物按比例混合均匀，置于球磨机中，加入新型分散剂球磨150-300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150-250℃预热100-250min后，以5-40℃/min加热速率升温，于500-800℃恒温焙烧30-200min，然后以5-20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。
磷酸铁、碳酸锂、碳源、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物的摩尔比例为：2:1:1:(0.005～0.2):(0.01～0.1)。
碳源选自蔗糖，葡萄糖、柠檬酸中的一种或几种。
于锂位掺杂化合物为Nb2O5，TiO2中的一种；铁位掺杂化合物为MgO，Mg(OH)2，NiO中的一种。
新型混料分散剂为氧化锌，氧化镁，蒸馏水，乙二胺中的一种或几种。
实施例1
将151g磷酸铁，37g碳酸锂，171g蔗糖，2.6gNb2O5以及2gMgO按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化锌球磨200min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于180℃预热150min后，以12℃/min加热速率升温，于650℃恒温焙烧100min，然后以8℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末，电化学性能见表1。解决了磷酸铁锂正极材料烧结过程中溶剂回收困难，气氛难以控制等问题。
实施例2
将226.5g磷酸铁，55.5g碳酸锂，135g葡萄糖，2.4gNb2O5以及3.5gNiO按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化镁与乙二胺球磨150min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于200℃预热200min后，以30℃/min加热速率升温，于800℃恒温焙烧80min，然后以15℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末，电化学性能见表1。
实施例3
将302g磷酸铁，74g碳酸锂，192g柠檬酸，7gTiO2以及1.9gMg(OH)2按比例混合均匀，置于球磨机中，加入蒸馏水和二乙胺球磨300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于250℃预热250min后，以40℃/min加热速率升温，于800℃恒温焙烧200min，然后以20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末，电化学性能见表1。
实施例4
将45.3g磷酸铁，11.1g碳酸锂，51.3g蔗糖，2gTiO2以及1.5gNiO按比例混合均匀，置于球磨机中，加入蒸馏水球磨150min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150℃预热100min后，以5℃/min加热速率升温，于500℃恒温焙烧30min，然后以5℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末，电化学性能见表1。
实施例5
将86.7g磷酸铁，21.25g碳酸锂，37.6g蔗糖，42.4g葡萄糖，3.6gTiO2以及1.8gNiO按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化镁及蒸馏水球磨190min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于200℃预热170min后，以16℃/min加热速率升温，于780℃恒温焙烧60min，然后以15℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末，电化学性能见表1。
实施例6
将169.5g磷酸铁，41.5g碳酸锂，61.1g蔗糖，18.9g柠檬酸，4.2gTiO2以及3.6gNiO按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化锌球磨210min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于230℃预热210min后，以28℃/min加热速率升温，于700℃恒温焙烧160min，然后以20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末，电化学性能见表1。
表1 各实施例制得磷酸铁锂性能指标一览表
Figure 192802DEST_PATH_IMAGE001

Claims (5)

1.一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法，其特征在于：将磷酸铁、碳酸锂、碳源、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物按比例混合均匀，置于球磨机中，加入混料分散剂球磨150-300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150-250℃预热100-250min后，以5-40℃/min加热速率升温，于500-800℃恒温焙烧30-200min，然后以5-20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂电池粉末材料。
2.根据权利要求1所述的新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法，其特征在于：磷酸铁、碳酸锂、碳源、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物的摩尔比例为：2:1:1:(0.005～0.2):(0.01～0.1)。
3.根据权利要求1所述的新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法，其特征在于：碳源选自蔗糖，葡萄糖、柠檬酸中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法，其特征在于：锂位掺杂化合物为Nb2O5，TiO2中的一种；铁位掺杂化合物为MgO，Mg(OH)2，NiO中的一种。
5.根据权利要求1所述的新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法，其特征在于混料分散剂为氧化锌、氧化镁、蒸馏水、乙二胺无机溶剂中的一种或几种。
CN201310738621.5A 2013-12-30 2013-12-30 一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法 Pending CN103682363A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310738621.5A CN103682363A (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310738621.5A CN103682363A (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103682363A true CN103682363A (zh) 2014-03-26

Family

ID=50319189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310738621.5A Pending CN103682363A (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103682363A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107634200A (zh) * 2017-09-08 2018-01-26 绵阳梨坪科技有限公司 一种无机分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081696A (zh) * 2007-05-15 2007-12-05 深圳市贝特瑞电子材料有限公司 锂离子动力电池用磷酸铁锂材料及其制备方法
CN101269808A (zh) * 2008-03-05 2008-09-24 广州融捷材料科技有限公司 一种高密度橄榄石结构磷酸亚铁锂及其制备方法
CN101369657A (zh) * 2007-08-13 2009-02-18 深圳市比克电池有限公司 多元掺杂球形磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN101436667A (zh) * 2007-11-14 2009-05-20 中国科学院理化技术研究所 一种锂离子电池用正极多孔材料及其制备方法
CN101635352A (zh) * 2009-07-20 2010-01-27 万向电动汽车有限公司 一种碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法
CN103165882A (zh) * 2011-12-15 2013-06-19 河南科隆集团有限公司 一种磷酸铁锂正极材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081696A (zh) * 2007-05-15 2007-12-05 深圳市贝特瑞电子材料有限公司 锂离子动力电池用磷酸铁锂材料及其制备方法
CN101369657A (zh) * 2007-08-13 2009-02-18 深圳市比克电池有限公司 多元掺杂球形磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN101436667A (zh) * 2007-11-14 2009-05-20 中国科学院理化技术研究所 一种锂离子电池用正极多孔材料及其制备方法
CN101269808A (zh) * 2008-03-05 2008-09-24 广州融捷材料科技有限公司 一种高密度橄榄石结构磷酸亚铁锂及其制备方法
CN101635352A (zh) * 2009-07-20 2010-01-27 万向电动汽车有限公司 一种碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法
CN103165882A (zh) * 2011-12-15 2013-06-19 河南科隆集团有限公司 一种磷酸铁锂正极材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PEIXIN ZHANG 等: "Doping Effect of Nb5+ on the Microstructure and Defects of LiFePO4", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》, vol. 159, no. 4, 30 January 2012 (2012-01-30), pages 402 - 409 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107634200A (zh) * 2017-09-08 2018-01-26 绵阳梨坪科技有限公司 一种无机分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101635349B (zh) 锂离子电池正极材料金属银掺杂覆碳磷酸铁锂的制备方法
CN101997118A (zh) 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及其制备方法
CN101591012B (zh) 一种用于锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法
CN101339992B (zh) 锂离子电池正极材料硅酸钒锂的制备方法
CN101651205A (zh) 锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法
CN104701538B (zh) 一种用于锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法
CN102074686A (zh) 锂离子电池正极材料磷酸锰锂/碳的合成方法
CN104752693A (zh) 锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法
CN105742629A (zh) 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的原位制备方法
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
CN111606314B (zh) 一种钠离子电池正极材料三氟磷酸钒钠的制备方法
CN108448113B (zh) 一种掺杂改性的磷酸铁锂正级材料的制备方法
CN108807891B (zh) 高电位锂离子电池正极材料LiNi0.5-xMxMn1.5-ySiyO4及制备方法
CN104600303A (zh) 一种纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN102354752A (zh) 一种制备锂离子电池正极材料氟磷酸钒锂的方法
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
CN101850957A (zh) 一种制备锂离子电池正极材料纳米级磷酸亚铁锂的方法
CN103985870B (zh) 一种用水热法合成碳包覆焦磷酸亚铁锂的方法
CN102097615A (zh) 锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料制备方法
CN105322161A (zh) 一种碳载钒酸锂及其制备和应用
CN103579621A (zh) 一种电池正极材料的制备方法
CN103682363A (zh) 一种新型混料分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法
CN102983333A (zh) 一种锂离子电池正极磷酸钒锂/碳复合材料的新型制备方法
CN103326021B (zh) 磷酸亚铁锂正极材料的制备方法
CN107634200A (zh) 一种无机分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140326