CN105261741A - 一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法 - Google Patents

一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105261741A
CN105261741A CN201510828134.7A CN201510828134A CN105261741A CN 105261741 A CN105261741 A CN 105261741A CN 201510828134 A CN201510828134 A CN 201510828134A CN 105261741 A CN105261741 A CN 105261741A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphate
phenolic resins
water
lithium
phenolic resin
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
CN201510828134.7A
Other languages
English (en)
Inventor
刘力玮
胡泽林
商士波
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.)
HUNAN SOUNDDON NEW ENERGY CO Ltd
Original Assignee
HUNAN SOUNDDON NEW ENERGY 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 HUNAN SOUNDDON NEW ENERGY CO Ltd filed Critical HUNAN SOUNDDON NEW ENERGY CO Ltd
Priority to CN201510828134.7A priority Critical patent/CN105261741A/zh
Publication of CN105261741A publication Critical patent/CN105261741A/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
    • H01M4/362—Composites
    • 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
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • 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
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，即称取定量摩尔比的锂盐、铁盐、磷酸盐与添加剂金属盐配成溶液，将其溶解到水溶性酚醛树脂中，将其放入不含氧气的惰性气氛高温炉中分二段烧结，后续处理即为磷酸铁锂成品。本发明结合溶液-凝胶法，利用水溶性酚醛树脂作为各反应物的溶剂、分散剂，使锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂混和更均匀，混合为分子级，相比传统的干混更充分，且混合不需研磨，同时利用其碳含量高作为包覆用碳源，在烧结过程中也能与气氛中的氧气反应，防止铁的氧化。与现有技术相比，本发明步骤更少更简单，更容易操作；本发明产品粒度更均匀一致，振实和压实密度更高，能明显提高电池的体积比容量。

Description

一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法。
背景技术
锂电池作为新一代的绿色环保电源，其具有高的能量密度、高的放电平台等优点，广泛用于手机、相机、笔记本电脑等3C及电动工具电子产品。随着锂电池的技术发展，要求其具有高能量、高功率及低成本等特点。锂电池的正极材料是锂电池的重要组成部分，是锂电池性能的主要影响因数，现在商业化的正极材料主要有LiCoO2、LiMnO4、Li(NixCoyMnz)O2、Li(NixCoyAlz)O2和LiFePO4。LiFePO4材料在安全性能方面有明显的优势，不含贵重金属，材料易得，高温性能和循环性能明显优于其他材料，被广泛用于中大型储能电池，电动工具，汽车用动力电池等，但在实际生产过程中二价铁离子易氧化为三价铁离子，但其体积比容量偏低，LiFePO4材料电导率低，需要提高其导电性能。
现阶段主要利用惰性气体保护，来减少二价铁离子易氧化为三价铁离子，但惰性气氛不利于生产操作，且对惰性气氛纯度要求较高，利用葡萄糖、蔗糖等对材料进行碳包覆，提高其电导性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法。
本发明实现上述目的的技术方案为：
一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：
(1)金属盐水溶性树脂混合物的制备：将锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂金属盐与水配成溶液，其总浓度控制在300-500g/L，添加剂金属盐中的金属以M表示，各金属盐配比以Li、P、Fe、M的元素摩尔比计，为(1～1.05):1:(0.95～0.98):(0.05～0.02)，然后与水溶性酚醛树脂混合，即为金属盐水溶性树脂混合物；
(2)金属盐水溶性树脂混合物的烧结：将金属盐水溶性树脂混合物放入不含氧气的惰性气氛电阻高温炉中烧结，先在150-250℃烧结2-3h后，再升温到700-900℃烧结5-12h，待炉内冷却到150-200℃取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。
进一步地，所述锂盐为氯化锂、硫酸锂、醋酸锂的一种或两种以上，所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵的一种或两种以上，所述铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁的一种或两种以上，所述添加剂金属盐为镁或铝的可溶性盐，优选为镁或铝的硫酸盐或盐酸盐。
进一步地，所述Li、P、Fe、M(Mg或Al)的元素摩尔比优选为1：1：0.98：0.02。
进一步地，所述水溶性酚醛树脂为市售，其固含量≥50％，溶水倍数要求大于3。
本发明的有益效果在于：
(1)本产品与现有的主要为固相法混合烧结的产品相比，粒度分布为单峰分布，粒度更均匀一致，振实和压实密度更高，能明显提高电池的体积比容量，其在电芯制作的涂布阶段压实密度更高，是电池的一致性更好，电池在使用过程中衰减的幅度也区域一致，从而提高了电池的安全性能和使用寿命周期。
(2)本发明结合溶液-凝胶法，利用水溶性酚醛树脂作为各反应物的溶剂、分散剂，使锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂混和更均匀，混合为分子级，相比传统的干混更充分，且混合不需研磨，同时利用其碳含量高作为包覆用碳源，在烧结过程中也能与气氛中的氧气反应，防止铁的氧化，通过控制酚醛树脂的用量来调节包覆碳的比例。
(3)相比其他磷酸铁锂生产方法，本发明的步骤更少更简单，更容易操作。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图。
图2为实施例2制备的成品粒度分布图。
图3为现有的固相烧结法成品粒度分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于此。
实施例1
一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：
(1)用水配置Li、P、Fe、M(Mg)的元素摩尔比为1.03：1：0.98：0.02的溶液，总浓度为400g/l，锂盐为LiCl，磷酸盐为磷酸铵，铁盐为硫酸亚铁，添加剂为硫酸镁，将上述溶液与水溶性酚醛树脂(固含量≥50％，溶水倍数≥3)按体积比1：1混合并充分搅拌。
(2)将上述金属盐水溶性树脂混合物放入氮气气氛(氧气含量≦0.1％)的电阻高温炉中烧结，先以升温速率为10℃/min升温到180℃后保温2h后，再以升温速率为15℃/min升温到800℃烧结10h，后关闭加热，用氮气对待炉内冷却，待降温到到150℃可取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。
实施例2
一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：
(1)用水配置Li、P、Fe、M(Al)的元素摩尔比为1.04：1：0.97：0.03的溶液，总浓度为400g/l，锂盐为硫酸锂，磷酸盐为磷酸铵，铁盐为草酸亚铁，添加剂为硫酸铝，将上述溶液与水溶性酚醛树脂(固含量≥50％，溶水倍数≥3)按体积比1：1.5混合并充分搅拌。
(2)将上述金属盐水溶性树脂混合物放入氮气气氛(氧气含量≦0.1％)的电阻高温炉中烧结，先以升温速率为12℃/min升温到200℃后保温2-3h后，再以升温速率为15℃/min升温到750℃烧结12h，后关闭加热，用氮气对待炉内冷却，待降温到到160℃可取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。
实施例2制备的成品粒度分布图如图2所示，与图3所示的现有的固相烧结法成品粒度分布图相比较，粒度分布为单峰分布，粒度的一致性更好。

Claims (8)

1.一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)金属盐水溶性树脂混合物的制备：将锂盐、铁盐、磷酸盐、添加剂金属盐与水配成溶液，其总浓度控制在300-500g/L，添加剂金属盐中的金属以M表示，各金属盐配比以Li、P、Fe、M的元素摩尔比计，为(1～1.05):1:(0.95～0.98):(0.05～0.02)，然后与水溶性酚醛树脂混合，即为金属盐水溶性树脂混合物；
(2)金属盐水溶性树脂混合物的烧结：将金属盐水溶性树脂混合物放入不含氧气的惰性气氛电阻高温炉中烧结，先在150-250℃烧结2-3h后，再升温到700-900℃烧结5-12h，待炉内冷却到150-200℃取出烧结物，对烧结物粉碎处理即得磷酸铁锂成品。
2.根据权利要求1所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述锂盐为氯化锂、硫酸锂、醋酸锂的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述添加剂金属盐为镁或铝的可溶性盐。
6.根据权利要求1至5任一项所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述添加剂金属盐为镁或铝的硫酸盐或盐酸盐。
7.根据权利要求6所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述Li、P、Fe、M的元素摩尔比为1：1：0.98：0.02。
8.根据权利要求7所述的利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述水溶性酚醛树脂为市售，其固含量≥50％，溶水倍数大于3。
CN201510828134.7A 2015-11-24 2015-11-24 一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法 Pending CN105261741A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510828134.7A CN105261741A (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510828134.7A CN105261741A (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105261741A true CN105261741A (zh) 2016-01-20

Family

ID=55101319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510828134.7A Pending CN105261741A (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105261741A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106744778A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 湖北金泉新材料有限责任公司 一种熔盐法制备磷酸亚铁锂正极材料的方法
CN108565431A (zh) * 2018-04-24 2018-09-21 中国矿业大学 一种以魔芋粉为碳源制备锂离子电池硅-碳复合负极材料的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101209823A (zh) * 2006-12-31 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 锂离子二次电池正极活性物质磷酸亚铁锂的制备方法
CN100486889C (zh) * 2005-12-16 2009-05-13 比亚迪股份有限公司 锂离子电池正极活性物质磷酸亚铁锂的制备方法
US20110073803A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Tsinghua University Method for preparing cathode active material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100486889C (zh) * 2005-12-16 2009-05-13 比亚迪股份有限公司 锂离子电池正极活性物质磷酸亚铁锂的制备方法
CN101209823A (zh) * 2006-12-31 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 锂离子二次电池正极活性物质磷酸亚铁锂的制备方法
US20110073803A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Tsinghua University Method for preparing cathode active material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106744778A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 湖北金泉新材料有限责任公司 一种熔盐法制备磷酸亚铁锂正极材料的方法
CN108565431A (zh) * 2018-04-24 2018-09-21 中国矿业大学 一种以魔芋粉为碳源制备锂离子电池硅-碳复合负极材料的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100448772C (zh) 高密度超微复合型磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN102738465B (zh) 一种磷酸锰铁锂正极复合材料的制备方法
CN108511714B (zh) 一种过渡金属磷化物-碳复合材料及其制备方法和应用
CN104577085B (zh) 一种锂离子电池SiO负极材料及其制备方法
CN106299282B (zh) 一种氮掺杂碳纳米管硫复合材料及制备方法
CN103956461B (zh) 一种磷酸亚铁锂和亚铁酸锂复合材料的水热制备方法
CN114122311B (zh) 碳包覆氟磷酸亚铁钠活性材料及其制备和在钠电中的应用
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
CN104638242A (zh) 原位聚合包覆合成锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法
CN103441276A (zh) 一种碳包覆多孔磷酸铁锂粉体的制备方法
CN102097616A (zh) 一种高能量和高功率密度型纳米磷酸铁锂粉体的制备方法
CN102544448A (zh) 一种锂电正极材料的制备方法
CN104600292A (zh) 一种碳-石墨烯双重修饰磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN101320808A (zh) 一步固相反应制备锂离子电池正极材料氟磷酸钒锂的方法
CN101834287B (zh) 一种锂离子电池正极材料的制备方法
CN101826616A (zh) 一种制备磷酸铁锂正极材料的方法
CN104362318B (zh) 一种制备微孔球结构的硅酸亚铁锂/碳复合正极材料的方法
CN101944615B (zh) 一种锂离子电池用磷酸锰锂正极材料及其制备方法
CN105261741A (zh) 一种利用酚醛树脂制备磷酸铁锂的方法
CN103606678A (zh) 一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂-导电多聚物的制备方法
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
CN101504981B (zh) 磷酸亚铁锂/c复合电极材料及其制备方法
CN103107332B (zh) 一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN102097615A (zh) 锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料制备方法
CN106711445A (zh) 锂离子蓄电池复合正极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160120

RJ01 Rejection of invention patent application after publication