CN107180960A - 一种碳包覆片层结构磷酸铁锂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料制备领域，具体为一种碳包覆片层结构磷酸铁锂及其制备方法。该方法包含步骤1）以水为溶剂，配制含有LiOH·H2O、咪唑类离子液体[EMIm]H2PO4、葡萄糖、磷酸的反应液A；2）以水为溶剂，配制含有FeSO4·7H2O、柠檬酸的反应液B；3）搅拌下将反应液B滴加入反应液A，混合均匀后得反应液C；4）将反应液C转移至反应釜中进行水热反应；5）水热反应沉淀物洗涤干燥后在氮气氛围中进行煅烧。由此方法所得的磷酸铁锂具有薄片层结构，有利于锂离子的迁移；产品由不同粒径的颗粒组成，具有较大比表面积，有利于提高其振实密度；在得到片层结构的同时，也实现碳对磷酸铁锂的包覆，可进一步提高其电子导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料化学领域，尤其是锂离子电池正极材料领域，特别涉及一种碳包覆片层结构磷酸铁锂及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有体积小、能量密度和功率密度高、电压高、环保性好等优点，在动力电池领域获得越来越多的应用。
当前，性能较好的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂LiCoO2、镍酸锂LiNiO2、尖晶石型锰酸锂LiMn2O4和磷酸铁锂LiFePO4等系列物质。其中LiCoO2热稳定性较差，过充电时会释放氧气可能使电池发生爆炸；LiNiO2作为正极材料的主要缺点在于该物质不易制备，充放电过程中容易发生晶型转变导致容量衰减；另外，钴、镍在自然界中储量有限，不适合大规模使用。锰氧化物在自然界中广泛存在，但是LiMn2O4也存在比容量小、循环性能差、高温性能差的缺点。
1997年美国的J.B. Goodenough教授团队首次报道了橄榄石结构的磷酸铁锂LiFePO4也具有供Li+离子嵌脱的结构，可作为锂离子电池的正极材料。
磷酸铁锂作为正极材料具有以下优点：（1）价廉：不含贵重元素，成本较低；（2）安全：PO4 3-聚阴离子作为电极材料构架，在电池过充电时不会有氧气的产生，从而消除了安全隐患；（3）超长寿命：循环次数可达2000次；（4）耐高温：磷酸铁锂电热峰值可达350-500℃，而钴酸锂只在200℃左右；（5）大容量：理论容量为170mAh/g，实际容量可达到130-150 mAh/g；（6）无记忆效应，可快速充放电；（7）体积小、重量轻 ；（8）绿色环保。
正是由于磷酸铁锂正极材料所体现出的诸多优点，使得锂离子电池成为电动汽车的主要动力电源之一。
磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的主要问题是电子导电率低和离子扩散速率慢。改善磷酸铁锂的导电性成为其推广使用的关键。
发明内容
本发明基于以上技术问题，提供一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法。该方法用水热反应和热处理的方法制备磷酸铁锂。通过控制水热反应液的组成和反应条件，得到颗粒细化、具有片层结构的磷酸铁锂，并同时实现碳对磷酸铁锂的包覆，提高磷酸铁锂的导电性质。
为了实现以上发明目的，本发明的技术方案为：
一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其由水热反应法制备磷酸铁锂，水热反应液中加入离子液体和葡萄糖，在实现碳对磷酸铁锂包覆的同时，得到利于电子和离子传递的颗粒细化、具有片状结构的磷酸铁锂。
更进一步的，一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，优选包括以下步骤：
（1）配制反应液A：以水为溶剂，配制浓度为21-95 g/L LiOH·H2O溶液，往其中加入咪唑类离子液体[EMIm]H2PO4（1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢酸盐），浓度为8-40 g/L；加入葡萄糖，浓度为20-300 g/L；再加入磷酸（85wt%），浓度为12-51 ml/L。
（2）配制反应液B：以水为溶剂，配制浓度为47-210 g/L的FeSO4·7H2O溶液，往其中加入柠檬酸，浓度为5-30 g/L。
（3）反应液A与B混合得反应液C：在5-30分钟内，搅拌下将反应液B滴加入反应液A，混合均匀后得反应液C。
锂源、铁源、磷源的用量以确保反应液C中Li、Fe、P的原子比为3:1:1。
（4）将反应液C转移至反应釜中，在120-220℃下水热反应1-8小时。反应后过滤，去离子水洗涤3次，乙醇洗涤2次；滤饼在80℃下真空干燥3小时，转移至管式炉煅烧。
（5）干燥的滤饼在550-850℃范围、氮气氛围中煅烧4-10小时，自然降温，研磨后即得最后磷酸铁锂产品。
本发明提供的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，由其所得磷酸铁锂，用扫描电镜观察其形貌、射线衍射测试晶型结构、用BET法测试其比表面积。
本发明的积极效果体现在：
（一）本方法所得磷酸铁锂具有片层结构，有利于缩短锂离子在充放电过程中的迁移距离，提高锂离子的扩散速率，降低电极工作时极化现象，提高电池的输出电压。
（二）本方法所得磷酸铁锂具有较大比表面积，由不同粒径的颗粒组成，有利于提高其振实密度。
（三）本方法在制备出具有片层结构磷酸铁锂的同时，也实现碳对磷酸铁锂的包覆，可以进一步提高其电子导电性能。
附图说明
图1为比较例1所得磷酸铁锂的扫描电镜图
图2为比较例2所得磷酸铁锂的扫描电镜图
图3为比较例1和比较例2所得磷酸铁锂的X射线衍射图谱
图4为实施例1所得磷酸铁锂的扫描电镜图
图5为实施例1所得磷酸铁锂的X射线衍射图谱
图6为比较例1所得磷酸铁锂的吸附等温线
图7为实施例1所得磷酸铁锂的吸附等温线
具体实施方式
下面结合具体实施例和比较例进一步阐述本发明。应理解为，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
比较例1
（1）配制反应液A：以水为溶剂，配制浓度为63 g/L LiOH·H2O水溶液，滴加入浓磷酸（85%），浓度为34 ml/L。
（2）配制反应液B：以水为溶剂，配制浓度为140 g/L的FeSO4·7H2O水溶液，往其中加入柠檬酸，浓度为16 g/L。
（3）反应液A与B混合得反应液C：在20分钟内，搅拌下将反应液B滴加入反应液A，混合均匀后得反应液C。
（4）将反应液C转移至反应釜中，在180℃下水热反应5小时。反应后过滤，去离子水洗涤3次，乙醇洗涤2次；滤饼在80℃下真空干燥3小时，转移至管式炉煅烧。
（5）干燥的滤饼在700℃、氮气氛围中煅烧7小时，自然降温，研磨后即得最后比较例1的磷酸铁锂产品。
图1所示为比较例1所得磷酸铁锂的扫描电镜图。可以看出，在此条件下所得的磷酸铁锂为半径约为400nm的球形颗粒。一方面锂离子在球形结构的磷酸铁锂颗粒中的扩散路径较长，导电性差；另一方面，较为均匀的颗粒粒径分布也会降低磷酸铁锂的振实密度，从而降低电池的体积容量。
比较例2：
（1）配制反应液A：以水为溶剂，配制浓度为63 g/L LiOH·H2O水溶液，往其中加入咪唑类离子液体[EMIm]H2PO4，浓度为24g/L；再滴加入浓磷酸（85%），浓度为34 ml/L。
（2）配制反应液B：以水为溶剂，配制浓度为140 g/L的FeSO4·7H2O水溶液，往其中加入柠檬酸，浓度为16 g/L。
（3）反应液A与B混合得反应液C：在20分钟内，搅拌下将反应液B滴加入反应液A，混合均匀后得反应液C。
（4）将反应液C转移至反应釜中，在180℃下水热反应5小时。反应后过滤，去离子水洗涤3次，乙醇洗涤2次；滤饼在80℃下真空干燥3小时，转移至管式炉煅烧。
（5）干燥的滤饼在700℃、氮气氛围中煅烧7小时，自然降温，研磨后即得最后比较例2的磷酸铁锂产品。
图2所示为比较例2所得磷酸铁锂的扫描电镜图。可以看出，在此条件下所得的磷酸铁锂仍为球形颗粒，但是其粒径较比较例1的产品稍小。
图3为比较例1和比较例2所得磷酸铁锂的X射线衍射图谱。可以检索出，两个比较例所得产品均为橄榄石结构的磷酸铁锂，对应粉末衍射文档号为PDF40-1499。
实施例1
（1）配制反应液A：以水为溶剂，配制浓度为63 g/L LiOH·H2O水溶液，往其中加入咪唑类离子液体[EMIm]H2PO4（1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢酸盐），浓度为24 g/L；加入葡萄糖，浓度为120 g/L；再滴加入浓磷酸（85%），浓度为34 ml/L。
（2）配制反应液B：以水为溶剂，配制浓度为140 g/L的FeSO4·7H2O水溶液，往其中加入柠檬酸，浓度为16 g/L。
（3）反应液A与反应液B混合得反应液C：在20分钟内，搅拌下将反应液B滴加入反应液A，混合均匀后得反应液C。
（4）将反应液C转移至反应釜中，在180℃下水热反应5小时。反应后过滤，去离子水洗涤3次，乙醇洗涤2次；滤饼在80℃下真空干燥3小时，转移至管式炉煅烧。
（5）干燥的滤饼在700℃、氮气氛围中煅烧7小时，自然降温，研磨后即得最后实施例1的磷酸铁锂产品。
图4为实施例1所得磷酸铁锂的扫描电镜图。可以看出，实施例1所得磷酸铁锂由不同粒径、具有片层结构的颗粒组成。其中较大的颗粒长约600nm，宽约400nm，厚度小于100nm，这种薄片结构缩短了锂离子的扩散途径，有利于促进电池工作时锂离子在电极材料中的迁移。从扫描电镜图也可以看出有若干小颗粒填充在大颗粒之间的空隙，因此，该产品的振实密度可以得到提高。
图5为实施例1所得磷酸铁锂的X射线衍射图谱，可以看出，实施例1所得产品与比较例1、2所得产品相同，均为磷酸铁锂。但是实施例1所得磷酸铁锂衍射峰有宽化的趋势。另外，在图5所示的X射线衍射图谱中没有观察到炭黑的衍射峰，结合实施例1所得产品为黑色，而比较例1、2所得的产品为灰色的特点，可以知道水热反应中加入葡萄糖提供的碳源是均匀分布在磷酸铁锂之中，但是不足以形成较大的炭黑颗粒而在X射线衍射谱中显示出来。
图6为比较例1所得磷酸铁锂的吸附等温线，图7为实施例1所得磷酸铁锂的吸附等温线。可以看出，比较例1所得产品在较低的压力下即达到饱和吸附，对测试氮气的吸附量小，表明比表面积小；而实施例1所得产品即使在较高的压力下也没有达到饱和吸附，对测试氮气的吸附量大，表明比表面积大。实际测得比较例1的比表面积为2.817 m2/g，实施例1的比表面积为17.748m2/g，显然本发明提供的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂及其制备方法所得磷酸铁锂具有更小的颗粒和更大的比表面积。
以上所述实例仅是本专利的优选实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，根据本专利的技术方案及其专利构思，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）配制含有LiOH·H2O、咪唑类离子液体、葡萄糖、磷酸的反应液A；
（2）配制含有FeSO4·7H2O、柠檬酸的反应液B；
（3）搅拌下将反应液B滴加入反应液A得到反应液C；
（4）将反应液C转移至反应釜中进行水热反应；
（5）水热反应沉淀物洗涤干燥后在氮气氛围中进行煅烧即得。
2.根据权利要求1所述的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述的咪唑类离子液体为[EMIm]H2PO4，即1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢酸盐。
3.根据权利要求1所述的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述反应液A中LiOH·H2O的浓度为21-95 g/L；咪唑类离子液体[EMIm] H2PO4的浓度为8-40 g/L；葡萄糖的浓度为20-300 g/L；85wt%磷酸的浓度为12-51 ml/L。
4.根据权利要求1所述的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其特征在于反应液B中FeSO4·7H2O的浓度为47-210 g/L；柠檬酸的浓度为5-30 g/L。
5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：在5-30分钟内，搅拌下将反应液B滴加入反应液A，混合均匀后得反应液C。
6.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：将反应液C转移至反应釜中，在120-220℃下水热反应1-8小时。
7.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的一种碳包覆片层结构磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：将水热反应所得沉淀物在温度为550-850℃、氮气氛围中煅烧4-10小时，自然降温，研磨后即得磷酸铁锂产品。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114583123A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-03 | 宜都兴发化工有限公司 | 磷杂碳包覆的超薄磷酸铁锂片层材料及制备方法 |
| WO2023193372A1 (zh) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | 深圳沃伦特新能源科技有限公司 | 一种二元掺杂的铁基氟磷酸盐钠离子正极材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101783405A (zh) * | 2010-02-08 | 2010-07-21 | 江苏巨洋电池新材料有限公司 | 一种纳米片状磷酸铁锂材料的制备方法 |
| CN102110814A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-06-29 | 钟志源 | 磷酸亚铁锂的制备方法及电池正极 |
| CN102842716A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-12-26 | 江苏力天新能源科技有限公司 | 一种纳米级磷酸铁锂的制备方法 |
| CN103441277A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-11 | 兰州理工大学 | 一种复合碳膜包覆磷酸铁锂粉体的制备方法 |
-
2017
- 2017-06-08 CN CN201710426267.0A patent/CN107180960B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102110814A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-06-29 | 钟志源 | 磷酸亚铁锂的制备方法及电池正极 |
| CN101783405A (zh) * | 2010-02-08 | 2010-07-21 | 江苏巨洋电池新材料有限公司 | 一种纳米片状磷酸铁锂材料的制备方法 |
| CN102842716A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-12-26 | 江苏力天新能源科技有限公司 | 一种纳米级磷酸铁锂的制备方法 |
| CN103441277A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-11 | 兰州理工大学 | 一种复合碳膜包覆磷酸铁锂粉体的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| WEIYAN YU等: "Synthesis of LiFePO4/C nanocomposites via ionic liquid assisted hydrothermal method", 《JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY》 * |
| 李靖: "改性水热法合成高性能LiFePO4正极材料", 《万方学位论文》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114583123A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-03 | 宜都兴发化工有限公司 | 磷杂碳包覆的超薄磷酸铁锂片层材料及制备方法 |
| WO2023193372A1 (zh) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | 深圳沃伦特新能源科技有限公司 | 一种二元掺杂的铁基氟磷酸盐钠离子正极材料及其制备方法 |
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