CN105939963B - 锂过渡金属磷酸盐、制造其的方法、和使用其制造的锂二次电池 - Google Patents

锂过渡金属磷酸盐、制造其的方法、和使用其制造的锂二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包括纳米棒形式的Fe2P晶体的锂过渡金属磷酸盐、制造其的方法、和使用其制造的锂二次电池。本发明提供包括纳米棒形式的Fe2P晶体的锂过渡金属磷酸盐，因此使得能够改善使用锂过渡金属磷酸盐制造的锂二次电池的高倍率特性和低温性质。此外，提供了锂过渡金属磷酸盐的制造方法，其中通过调节烧结步骤中的排气条件，使得在烧结炉内部的全部或部分中的空气流方向被控制为与烧结原材料的材料行进方向的相反方向，包括Fe2P晶体纳米棒以具有可再现性。

Description

锂过渡金属磷酸盐、制造其的方法、和使用其制造的锂二次 电池
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0167133的权益，其公开内容通过参考全部引入本文中。
背景
技术领域
一个或多个实施方案涉及包括纳米棒状Fe2P晶体的锂过渡金属磷酸盐、制备所述锂过渡金属磷酸盐的方法、和通过使用所述锂过渡金属磷酸盐制造的锂二次电池。
背景技术
电子、信息、和通信产业通过制造便携的、小型的、轻质的、和高性能的电子设备已显示了快速的发展，并且对于作为电子设备的电源的可显示高容量和高性能的锂二次电池的需求已增加。此外，随着电动车(EV)或混合动力电动车(HEV)已经进入实践，已经积极地进行对具有高容量和功率以及出色的稳定性的锂离子二次电池的研究。
对于锂二次电池的正极活性材料，通常使用包含锂的钴氧化物(LiCoO2)，和另外地，还已考虑使用包含锂的锰氧化物例如具有层状晶体结构的LiMnO2和具有尖晶石晶体结构的LiMn2O4以及包含锂的镍氧化物(LiNiO2)。
LiCoO2具有多种出色的物理性质例如循环性质和因此被广泛使用，但是安全性低并且成本高(由于作为原料的钴的资源限制)，和因此在例如电动车的领域中作为电源大规模使用方面具有限制。因为晶体结构在充电-放电期间坍塌，LiNiO2具有电池容量严重减小和热稳定性低的问题，并且锂锰氧化物例如LiMnO2和LiMn2O4在不良的循环性质等方面是不利的。
因此，由磷酸铁锂(LiFePO4)代表的具有橄榄石结构的锂过渡金属磷酸盐作为在资源、成本、和稳定性方面是令人满意的材料已引起了关注。
因为LiFePO4形成四面体结构，同时晶体结构中的磷(P)和氧(O)形成强共价键，所以存在如下的很大的优点：LiFePO4在热和化学方面是相当稳定的。LiFePO4和从其脱嵌锂的FePO4基本上具有相同的结构，和因此由于如下是有利的：即使锂离子脱嵌，两种材料在结构上是非常稳定的，且由于所述结构的稳定，即使在数百个循环后也几乎不发生容量的下降。
即使存在这样的优点，也尚未容易获得具有橄榄石结构的磷酸铁锂的商业化。原因在于存在例如低的电子电导率、低的离子电导率和产生由副反应造成的杂质的缺点。
在所述缺点中，低的电子电导率可通过用碳质材料进行包覆的方法来克服(专利文献1)，和低的离子电导率可通过经由将粒径保持为超细的而缩短锂离子扩散路径的方法来克服(专利文献2)。
然而，因为磷酸铁锂的组成敏感地根据其制备方法而改变，故难以克服获得不具有期望的组成或过渡金属的氧化数的包含杂质的产物的缺点。结果，材料和电池特性恶化，和因此，生产率、可靠性和经济效率减小。
例如，专利文献3描述了作为对比例的一个实例，其中磷化铁(Fe2P)作为杂质通过在高温(1,000℃)下热处理由于LiFePO4的分解而产生，和清楚地描述了Fe2P不具有作为锂离子二次电池的正极活性材料的功能。
在制备磷酸铁锂(LiFePO4)的过程期间，另外地可产生除了之前提到的Fe2P之外的杂质例如Fe2O3和Li3Fe2(PO4)3。杂质中包含的大部分铁是其中氧化数为+3的状态，因为铁在电子结构上倾向于具有+3而不是+2的氧化态，并且容易地在煅烧的过程中被氧化。
因此，专利文献4公开了阴离子缺乏的非化学计量的锂过渡金属多元酸化合物，和描述了通过根据所述方法控制具有-3的电荷的磷酸的比率可抑制具有+3的氧化态的铁的产生。
然而，根据本发明，已经发现当Fe2P晶体(其在相关技术中公知作为降低电池性能的杂质)以纳米棒的形式被包括在锂过渡金属磷酸盐中时，可改善包括所述晶体的锂二次电池的高倍率性能和低温性质，从而完成本发明。
[引用列表]
[专利文献]
(专利文献1)JP2003-292309A
(专利文献2)JP2002-015735A
(专利文献3)KR2012-0093874A
(专利文献4)KR2010-0086413A
发明内容
一个或多个实施方案包括包含纳米棒状Fe2P晶体的锂过渡金属磷酸盐。
一个或多个实施方案包括通过调节烧结炉中的排气条件可再现地制备包含纳米棒状Fe2P晶体的锂过渡金属磷酸盐。
一个或多个实施方案包括通过使用包括所述锂过渡金属磷酸盐的负极材料的具有改善的高倍率性能和低温性质的锂二次电池。
另外的方面将在接下来的描述中部分地阐明，和由所述描述部分地明晰，或可通过呈现的实施方案的实践获悉。
根据一个或多个实施方案，由下式1表示的锂过渡金属磷酸盐包括纳米棒状Fe2P晶体。
式1
LiFexM1-xPO4
(其中0<X≤1，且M为选自Ni、Mn、Co、V、Cr、Cu、Ti、和Zr的一种或多种。)
优选地，纳米棒状Fe2P晶体可具有1倍至200倍的长度对厚度的比率，和更优选地，纳米棒状Fe2P晶体可具有1μm至10μm的长度和50nm至1μm的厚度。
根据一个或多个实施方案，制备由式1表示的锂过渡金属磷酸盐的方法包括在具有按照烧结原材料的传送顺序提供的升温区间、保持区间和冷却区间的烧结炉中进行热处理的烧结步骤，各区间包括一个排气口或多个排气口，其中通过调节多个排气口的排气量，烧结炉中的气流方向的全部或部分在烧结原材料的传送方向的相反方向上。
根据一个或多个实施方案，可提供包括纳米棒状Fe2P晶体的锂过渡金属磷酸盐，从而增强使用其制备的锂二次电池的高倍率性能和低温性质。
通过调节烧结过程中的排气条件可将烧结炉中的气流方向的全部或部分控制为在烧结原材料的行进方向的相反方向上，从而提供制备锂过渡金属磷酸盐的方法，使得可再现地包括纳米棒状Fe2P晶体。
附图说明
从结合附图考虑的实施方案的下列描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：
图1是说明用于制备锂二次电池的正极活性材料的一般(大体)烧结装置的构造的示意图；
图2是说明根据实施例1制备的磷酸铁锂的SEM照片；
图3是说明图2的A部分的SEM照片，其放大了10倍；
图4是说明图2的B部分的SEM照片，其放大了10倍；
图5是说明根据对比例1制备的磷酸铁锂的SEM照片；
图6是说明图5的SEM照片，其放大了10倍；
图7是比较和说明根据实施例1和2及对比例1和2制备的磷酸铁锂的XRD图谱的图；
图8是说明图7的47°的衍射角(2θ)的附近的放大部分的图；和
图9是说明图7的40°的衍射角(2θ)的附近的放大部分的图。
具体实施方式
现在将对实施方案详细地进行介绍，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始终指的是相同的元件。在这点上，本实施方案可具有不同的形式且不应被解释为限于本文中所阐明的描述。因此，以下仅通过参照附图描述实施方案来解释本说明书的方面。如本文中使用的术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如“至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表且不修饰列表的单独要素。
本发明涉及由下式1表示的锂过渡金属磷酸盐，其包括纳米棒状Fe2P晶体。
式1
LiFexM1-xPO4
(其中0<X≤1，且M为选自Ni、Mn、Co、V、Cr、Cu、Ti、和Zr的一种或多种。)
具体地，参照说明根据本发明的实施例1的磷酸铁锂(LiFePO4)的SEM图像的图2，可确认在磷酸铁锂颗粒的表面上形成了纳米棒状Fe2P晶体，和参照说明图2的部分放大图的图3和4，可更清晰地确认纳米棒状形状。
优选地，纳米棒状Fe2P晶体可具有1倍至200倍的长度对厚度的比率。特别地，当纳米棒具有1μm至50μm的长度和10nm至5μm的厚度时，可增强通过使用经由包括其形成的锂过渡金属磷酸盐制造的锂二次电池的高倍率性能和低温性质，这是更优选的。
参照说明根据本发明的实施例制备的磷酸铁锂的XRD图谱的图8和9，可确认衍射峰显示于在40°至40.5°和47°至47.5°范围内的衍射角(2θ)处。所述衍射峰证实了Fe2P晶体的存在，并且根据所述XRD图谱没有看到显示除Fe2P和磷酸铁锂之外的其它杂质例如Fe2O3和Li3Fe2(PO4)3的衍射峰。
锂过渡金属磷酸盐优选地具有由式1表示的一次颗粒的聚集形成的二次颗粒形式。二次颗粒的比表面积更优选地为20m2/g至80m2/g以获得在初始效率和高性能放电特性方面出色的锂二次电池。
在下文中，将描述根据本发明的锂过渡金属磷酸盐的制备方法。
本发明涉及制备由下式1表示的锂过渡金属磷酸盐的方法，所述方法包括：在具有按照烧结原材料的传送顺序提供的升温区间，保持区间和冷却区间的烧结炉中进行热处理的烧结步骤，各区间包括一个排气口或多个排气口，其中通过调节多个排气口的排气量，烧结炉中的气流方向的全部或部分在烧结原材料的传送方向的相反方向上。
式1
LiFexM1-xPO4
(其中0<X≤1，且M为选自Ni、Mn、Co、V、Cr、Cu、Ti、和Zr的一种或多种。)
首先，如下将参考图1描述用于制备锂二次电池的正极活性材料的一般烧结装置的构造的实例。
参照图1，烧结装置通常设置有可通过辊传送的反应容器20，和设置有用于加热烧结炉10的多个加热器(未示出)或用于供应反应气体或空气的反应气体供应线30。即，通过如下发生烧结反应：将烧结原材料装入反应容器20中，供应反应气体，和加热反应容器20，并且杂质是在烧结反应期间通过CO2气体和锂过渡金属磷酸盐的热分解产生的。此外，如上产生的杂质或CO2气体阻碍负极材料的促进的(容易的)合成反应，和因此需要被排出，且为此在烧结炉10的上侧处设置多个排气口41，和待通过排气口排出的CO2气体等通过排气管40被排出。为了更好的理解，图1说明了仅一个反应容器20，但是实质上，可连续将多个反应容器20引入烧结炉10中在通过辊传送的同时经受烧结反应，并且多个反应容器20可以多个行和列布置。
在本发明中，已发现，当通过调节烧结炉中设置的排气口的排气量将烧结炉中的气流方向(即，在烧结反应过程中产生的杂质或CO2气体的传送方向)的全部或部分控制为在烧结原材料的方向的相反方向上时，杂质中的Fe2P颗粒生长为在锂过渡金属磷酸盐的表面上的纳米棒状Fe2P晶体。此外，已发现，当通过在正极活性材料中包括包含纳米棒的锂过渡金属磷酸盐来制造锂二次电池时，可增强高倍率性能和低温性质，从而完成本发明。
具体地，按照烧结原材料的传送顺序，烧结炉可分成其中达到预定温度区域的升温区间、其中保持高温(升高的温度)的保持区间、和其中温度逐渐下降的冷却区间。
在本发明中，当烧结炉中的气流方向的全部或部分可在烧结原材料的行进方向的相反方向上时，可自由地控制烧结炉中的多个排气口的各排气量。
优选地，当控制升温区间和保持区间的排气条件时，良好地形成纳米棒状Fe2P晶体。
具体地，当将升温区间的起点设置在I点并且将保持区间的终点(其中保持区间和冷却区间汇合的点)设置在II点时(参见图1)，可调节排气口的排气量以满足以下方程(1)至(6)之一。然而，这是排气条件的数个实例，并且所述条件不限于此。
X>Y (1)
Y>Z (2)
X>Z (3)
X≥Y>Z (4)
X>Y≥Z (5)
Y>X≥Z (6)
(这里，X是布置在相对靠近I点的排气口的排气量，Z是布置在相对靠近II点的排气口的排气量，和Y是位于X和Z测量排气口之间的排气口的排气量。)
除了如上所述调节各排气口的排气量的方法之外，也可使用如下方法：通过将升温区间的总排气量调节为大于保持区间的总排气量，容许在保持区间中烧结炉中的气流在升温区间的方向上行进。
保持区间的热处理温度优选地为600℃至900℃。当热处理温度小于600℃时，一次颗粒的结晶度可为不足的，并且一次颗粒间的烧结可不是完全的，使得比表面是大的，且振实密度下降。结晶度方面的增强是不足的并且材料未充分地稳定化，使得存在如下忧虑：电池性能存在担忧例如充电/放电容量、使用寿命和输出可恶化。相反，当温度超过900℃时，由于过度烧结，造成缺点例如相分解。
优选的是，热处理在使用H2、N2和其混合气体的还原气氛下进行，并且可以5至50L/分钟和250至295L/分钟的速率分别引入H2和N2。
同时，锂过渡金属磷酸盐可为由LiFexM1-xPO4(其中0<X≤1，且M是选自Ni、Mn、Co、V、Cr、Cu、Ti、和Zr的一种或多种)表示的一次颗粒聚集形成的二次颗粒，和作为其制备方法，可典型地使用公知的方法例如固态方法、共沉淀、溶胶凝胶法、和喷雾热解法。
例如，当拿喷雾热解法举例时，制备锂过渡金属磷酸盐二次颗粒的方法包括：通过湿法混合锂供应源、磷酸供应源、和铁供应源来制备浆料；且将所述浆料喷雾和干燥，其中将在喷雾和干燥中获得的粉末作为烧结原材料引入烧结炉中和经受热处理。如果必要，过渡金属(M)供应源可在制备浆料中添加和与其它供应源湿法混合。
作为锂供应源，锂的氢氧化物或锂盐是优选的，和锂的氢氧化物的实例包括氢氧化锂(LiOH)。另外，锂盐的实例包括锂无机酸盐例如碳酸锂(Li2CO3)和氯化锂(LiCl)、锂有机酸盐例如乙酸锂(LiCH3COO)和草酸锂((COOLi)2)、和其水合物，并且合适地使用选自其集合的一种或两种或更多种。
作为磷酸供应源，合适地使用选自如下的一种或两种或更多种：磷酸例如正磷酸(H3PO4)和偏磷酸(HPO3)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸铵((NH4)3PO4)和其水合物。在其中，正磷酸、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵是合适的，因为这些化合物具有相对高的纯度并且其组成容易控制。
作为铁供应源，合适地使用选自如下的一种或两种或更多种：氯化铁(II)(FeCl2)、硫酸铁(II)(FeSO4)、乙酸铁(II)(Fe(CH3COO)2)、磷酸铁(Fe3(PO4)2)、和其水合物。
过渡金属(M)的供应源没有特别限制，只要所述供应源是作为包括金属元素(M)的盐能够电离的化合物。所述供应源优选地是水性化合物。金属前体的实例包括包含M的硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐、碳酸盐、草酸盐、卤化物、氧化物、氢氧化物、醇盐、其混合物等。特别地，硝酸盐、硫酸盐、或乙酸盐是优选的。
可在浆料的制备中添加非离子表面活性剂，现有技术中公知的材料可用作表面活性剂而没有限制，和例如，可使用选自如下的一种或多种：Triton X-100、乙酸、溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)、异丙基三(N氨基乙基-氨基乙基)钛酸酯、和3-氨基丙基三乙氧基-硅烷。表面活性剂是增强原材料化合物的分散性以有助于形成均匀颗粒的添加剂。
在浆料的制备中，所述浆料通过如下得到：将作为原材料化合物的锂供应源、磷酸供应源、铁供应源、和过渡金属供应源按化学计量比以固态混合，如果必要，在分散介质中分散固体混合物，然后使用介质搅拌型研磨机湿法研磨所述混合物等。
作为用于浆料的湿法研磨的分散介质，可使用多种有机溶剂和水性(含水)溶剂，但是水是优选的。基于全部浆料的原材料化合物的总重量比优选地为20重量％至40重量％。当重量比小于20重量％时，浆料的浓度极低，使得存在如下忧虑：由喷雾和干燥产生的球形颗粒可变得比必须的更小或可容易地破裂，并且处理速率可下降。相反，当重量比超过40重量％时，存在如下忧虑：可难以保持浆料的均匀性并且可发生例如工艺管线的堵塞的问题。
接着，在喷雾和干燥中，通过经由公知的方法喷雾和干燥浆料形成一次颗粒，和此外，由一次颗粒的聚集制备二次颗粒形式的锂过渡金属磷酸盐。
作为用于喷雾的工具，可使用任何公知的喷雾-干燥装置，并且不限制其种类。喷雾器一般分成转盘型或喷嘴型，且喷嘴型分为压力喷嘴和双流体喷嘴。此外，可使用现有技术中公知的所有工具，例如旋转式喷雾器、压力喷嘴、空气型喷嘴、和音速喷嘴。
在浆料的喷雾和干燥中，优选在250℃至300℃的热风温度和100℃至150℃的排气热风温度下喷雾和干燥浆料以增强颗粒的形状、尺寸和结晶度。
在下文中，将参照实施例更详细地描述本发明，但是本发明不限于此。
实施例1
将Li2CO3作为锂供应源、Fe3(PO4)2·8H2O作为铁供应源、和(NH4)2HPO4作为磷酸供应源放入作为溶剂的纯水中，通过使用混合机混合30分钟，然后通过使用珠磨机(珠尺寸＝0.3mm)研磨和混合20小时。这里，浆料通过如下制备：向其添加Triton X-100作为非离子表面活性剂，和进行研磨20小时。当混合Li2CO3、Fe3(PO4)2·8H2O、和(NH4)2HPO4时，混合Li2CO3、Fe3(PO4)2·8H2O、和(NH4)2HPO4使得[Li]:[Fe]:[P]的摩尔比为1:1:1，和混合Triton X-100以7重量％的量存在，基于作为最终产物的LiFePO4。在该情况下，基于溶剂的固含量的重量比为30％。
用喷雾和干燥装置(Dong Jin Spraying Drying Technology Co.，Ltd.，SprayerDryer(MD-005R))在285℃的热风温度和110℃的排气热风温度下喷雾和干燥浆料。溶剂通过喷雾和干燥过程蒸发，并且以具有10μm的平均粒径(D50)的二次颗粒形式获得磷酸铁锂(LiFePO4)前体。
将作为烧结原材料的前体引入设置有升温区间/保持区间/冷却区间的烧结炉中。以2℃/分钟的升温速率将磷酸铁锂(LiFePO4)前体从常温加热至735℃(升温区间)，保持在735℃的状态下14小时(保持区间)，以5℃/分钟的速率冷却至450℃(冷却区间)，然后自然冷却，从而获得包括纳米棒状Fe2P晶体的磷酸铁锂。
当将升温区间和保持区间分成总共13个区时，各区的排气量如下表1中地调节。在该情况下，烧结在使用H2(4.7％)/N2(95.3％)气体的还原气氛下进行，并且对于各区引入的气体的量彼此相同。分别以14L/分钟和286L/分钟的速率将H2和N2引入烧结炉中。
实施例2以及对比例1和2
除了如下表1中地调节排气条件之外，以与实施例1中相同的方式制备磷酸铁锂。
[表1]
*在表1中，各区的排气量的单位为L/分钟。
分析实施例
由实施例和对比例制备的磷酸铁锂的SEM观察结果示于图2至6中，并且其XRD衍射图谱示于图7至9中。使用的XRD和SEM的规格和分析条件如下。
SEM：由得自JEOL Ltd.的JSM-7400F获得(分析条件：10kV)
XRD：通过得自Rikagu Inc.的D/Max-2500VK/PC分析
(分析条件：CuKa辐射，速率2°分钟-1)
评价实施例
通过以92:4:4的重量比混合在实施例和对比例中合成的正极活性材料、作为导电材料的Denka Black、和作为粘合剂的聚偏氟乙烯(PVDF)来制备浆料。通过在铝(Al)箔上均匀地涂覆所述浆料制造正极板。
通过使用锂金属作为正极、由多孔PE材料制成的隔膜作为隔膜、和其中以5:3:2的重量比混合1.3M LiPF6EC(碳酸亚乙酯):DMC(碳酸二甲酯):EC的溶液作为电解质来制造硬币单元电池型的锂二次电池。
在将制造的硬币单元电池在25℃的恒温下放置24小时之后，使用锂二次电池充电/放电测试装置(Toyo，T475-HR)，将测试单元电池的电压区间设为3.0至4.5以0.2C的电流以CC(恒定电流)/CV(恒定电压)模式对电池充电，然后以1C、5C、10C、20C、和30C的电流进行放电并且测量各电流下的放电容量。
在25℃和-20℃的温度条件下以0.1C的电流进行充电和放电，然后测量各放电容量，从而根据下列方程(1)得到相对于常温的在低温的放电容量比率。
放电容量比率(％)＝(在-20℃的放电容量/在25℃的放电容量)*100…(1)
根据所述评价方法测量的在包括根据实施例1和2以及对比例1和2的磷酸铁锂的硬币单元电池中的相对于常温的在低温的放电容量比率以及充电和放电倍率示于下表2中。
[表2]
*在表1中，以1C、5C、10C、和20C测量的放电容量的单位为mAh/g。
参照表1，可看出，在通过使用根据本发明的实施例1和2制备的磷酸铁锂制造的硬币单元电池的情况下，对于常温的在低温的放电容量比率和高倍率性能相比于对比例1和2是出色的。
参照说明根据实施例1制备的磷酸铁锂的SEM照片的图2至4，可确认纳米棒状Fe2P晶体在磷酸铁锂的表面上形成，但是参照说明根据对比例1制备的磷酸铁锂的SEM照片的图5和6，未确认纳米棒状Fe2P晶体。
参照比较和说明根据实施例和对比例制备的LiFePO4的XRD衍射图谱的图7和8，可看出，实施例1和2图解出在40°至40.5°和47°至47.5°范围内的衍射角(2θ)处的衍射峰，和因此纳米棒状形状是Fe2P晶体。
应理解，本文中描述的实施方案应仅在描述的意义上考虑且不用于限制的目的。在各实施方案中的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它实施方案中的其它类似特征或方面。
尽管已经参照附图描述了一个或多个实施方案，但本领域普通技术人员将理解，在不背离如由所附权利要求限定的精神和范围的情况下可在其中进行形式和细节方面的多种改变。

Claims (9)

1.由下式1表示的锂过渡金属磷酸盐，其包括纳米棒状Fe2P晶体：
式1
LiFexM1-xPO4
其中0<X≤1，且M是选自Ni、Mn、Co、V、Cr、Cu、Ti、和Zr的一种或多种，
其中纳米棒状Fe2P晶体具有在1至200的范围内的长度对厚度的比率、在1μm至10μm范围内的长度和在50nm至1μm范围内的厚度。
2.权利要求1的锂过渡金属磷酸盐，其中在X射线衍射(XRD)测量中，锂过渡金属磷酸盐分别在40°至40.5°和47°至47.5°范围内的衍射角(2θ)处具有衍射峰。
3.权利要求1的锂过渡金属磷酸盐，其中锂过渡金属磷酸盐为由一次颗粒的聚集形成的二次颗粒的形式。
4.权利要求3的锂过渡金属磷酸盐，其中二次颗粒具有在20m2/g至80m2/g的范围内的比表面积。
5.制备由下式1表示的锂过渡金属磷酸盐的方法，所述方法包括通过在烧结炉中传送原材料时进行热处理的烧结过程，在所述烧结炉中顺序地设置升温区间、保持区间、和冷却区间，其中各区间包括一个排气口或多个排气口，其中通过调节多个排气口的排气量，烧结炉中的气流方向的全部或部分在烧结原材料的传送方向的相反方向上：
式1
LiFexM1-xPO4
其中0<X≤1，且M是选自Ni、Mn、Co、V、Cr、Cu、Ti、和Zr的一种或多种，
其中保持区间中热处理温度在600℃至900℃的范围内。
6.权利要求5的方法，其中锂过渡金属磷酸盐包括Fe2P晶体，其在X射线衍射(XRD)测量中分别在40°至40.5°和47°至47.5°范围内的衍射角(2θ)处具有衍射峰。
7.权利要求5的方法，其中当将升温区间的起点设置在I点，且将保持区间的终点即其中保持区间和冷却区间汇合的点设置在II点时，调节多个排气口的各排气量以满足以下方程(1)至(6)之一：
X>Y (1)
Y>Z (2)
X>Z (3)
X≥Y>Z (4)
X>Y≥Z (5)
Y>X≥Z (6)
其中X是布置在相对靠近I点的排气口的排气量，Z是布置在相对靠近II点的排气口的排气量，和Y是位于X和Z测量排气口之间的排气口的排气量。
8.权利要求5的方法，其中通过将升温区间的总排气量调节为大于保持区间的总排气量，在保持区间中容许烧结炉中的气流在升温区间的方向上行进。
9.权利要求5的方法，其中热处理在使用H2、N2、和其混合气体的还原气氛下进行，其中分别以在5至50L/分钟范围内的速率和在250至295L/分钟范围内的速率引入H2和N2。
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