CN108448102B - 一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法 - Google Patents

一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108448102B
CN108448102B CN201810375186.7A CN201810375186A CN108448102B CN 108448102 B CN108448102 B CN 108448102B CN 201810375186 A CN201810375186 A CN 201810375186A CN 108448102 B CN108448102 B CN 108448102B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
iron
temperature
zones
carbide
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.)
Active
Application number
CN201810375186.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108448102A (zh
Inventor
方嘉城
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.)
Hubei Wanrun New Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201810375186.7A priority Critical patent/CN108448102B/zh
Publication of CN108448102A publication Critical patent/CN108448102A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108448102B publication Critical patent/CN108448102B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/45Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection 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
    • H01M4/5825Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法。将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中,然后加入磷酸锂和草酸亚铁,在砂磨机内砂磨,然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1%得到烘干料,然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒,将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合,混合时间2‑3小时,得到混合料;混合料装入匣钵中,然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结,烧结时间为13‑15小时得到烧结料;得到的烧结料经过气流破碎,然后经过混料过筛后电磁除铁,除铁物料经过真空包装得到产品。本发明本工艺流程短,降低了控制的难度,工艺简单,得到的磷酸铁锂压实密度高,电性能好。

Description

一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,属于锂电池正极材料技术领域。
背景技术
磷酸铁锂(分子式:LiFePO4;英文:Lithiumironphosphate;又称磷酸锂铁、锂铁磷;简称LFP),是一种锂离子电池的正极材料。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属,M为CoFe两者之组合:LiFeCOPO4)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后,1997年美国德克萨斯州立大学John.B.Goodenough等研究群也接着报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性,美国与日本不约而同地发表橄榄石结构(LiMPO4),使得该材料受到了极大的重视,并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料,尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2相比,LiMPO4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。
随着国家对续航里程的要求越来越高,对于高压实密度的磷酸铁锂的需求越来越多,要求磷酸铁锂的压实为2.4g/mL以上,甚至到2.42g/mL以上,目前常规的处理方案为升高温度、降低碳含量和增大一次粒径,但是以上处理方法均会降低克容量。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,通过纳米碳化物的添加,如纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒的掺杂,可以实现磷酸铁锂的导电性好,同时又避免了因为碳的掺杂而导致的比表面积大以及压实密度低的缺点,同时又不降低磷酸铁锂的容量,磷酸铁锂包覆碳化钛的的结构,即实现了磷酸铁锂颗粒内部导电性的提升,又可以提升材料的稳定性,本工艺采用亚铁盐来制备磷酸铁锂,避免添加还原剂而导致被还原成铁单质的风险,同时也降低了成本。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题:
一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其为以下步骤:
(1)将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中,然后加入磷酸锂和草酸亚铁,在砂磨机内砂磨至粒度为0.7-1微米,然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1%得到烘干料,然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒,将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合,混合时间2-3小时,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料装入匣钵中,然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结,烧结时间为13-15小时得到烧结料,烧结分为20个温区,其中前7个温区为升温区,中间8个温区为保温区,后面5个温区为降温区,升温区每个温区依次升高100-105℃,保温区温度恒定,保温区的温度为740-750℃,降温区每个温区依次降低135-140℃,保证出料温度<45℃;
(3)将步骤(2)中得到的烧结料经过气流破碎,破碎至物料粒径为1-1.2微米,然后经过混料过筛后电磁除铁,除铁物料经过真空包装得到产品。
步骤(1)加入的磷酸二氢亚铁、磷酸锂和草酸亚铁的摩尔比为1:1.01-1.02:2,磷酸二氢亚铁溶液的浓度为1-1.5mol/L,加入的纳米碳化钛、纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁与磷酸锂的质量比分别为2.6-2.7:6-8:7-9:25-40:100,所述磷酸锂为电池级纯度,磷酸锂的粒度为1-2微米,草酸亚铁为电池级纯度,草酸亚铁的粒度为4-5微米。
所述步骤(1)中喷雾干燥得到的干燥料的粒径为1-2微米,喷雾干燥过程的进风温度低于200℃,喷雾干燥的出料温度低于85℃,斜混机内装有不锈钢磨球,不锈钢磨球的外部包裹有聚氨酯,不锈钢磨球的直径为0.5-1.5cm,不锈钢磨球装入的体积为斜混机容积的1/2-2/3,斜混机的转动频率为20-25r/min。
步骤(2)中混合料装入匣钵后,采用2个大气压的压力压物料30s,氮气采用纯氮气,同时烧结炉的每个温区均与引风机连通,引风机的引风量为氮气通入量的0.98-0.99倍,前四个升温区的引风量为后三个升温区的引风量的1.2-1.3倍,保温区和降温区的引风量为后三个升温区的引风量的0.2-0.3倍,降温采用冷却水进行冷却。
所述步骤(3)中气流破碎采用高压氮气进行,高压氮气经过除油和除水后油分和水分含量均低于0.01ppm,气流破碎、混料过筛、电磁除铁和真空包装均在包装房内进行,要求包装房内的温度为20±3℃,相对湿度低于15%,过筛过120-150目筛,电磁除铁过程磁感应强度为20000-22000高斯,真空包装过程维持包装袋内真空度为-0.09~-0.08MPa。
所述磷酸二氢亚铁溶液的制备过程为将铁粉加入磷酸溶液中,反应至溶液的终点pH为1.7-1.9即得。
纳米金属碳化物有较好的导电性,通过纳米碳化物的添加,如纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒的掺杂,可以实现磷酸铁锂的导电性好,同时又避免了因为碳的掺杂而导致的比表面积大以及压实密度低的缺点,同时又不降低磷酸铁锂的容量,磷酸铁锂包覆碳化钛的的结构,即实现了磷酸铁锂颗粒内部导电性的提升,又可以提升材料的稳定性,本工艺采用亚铁盐来制备磷酸铁锂,避免添加还原剂而导致被还原成铁单质的风险,同时也降低了成本。
随着新能源汽车对续航能力的要求越来越高,高压实密度高容量的磷酸铁锂受到大家的关注,本发明巧妙的用纳米碳化物来实现包覆和掺杂,提高了磷酸铁锂导电性的同时又增大了磷酸铁锂的压实密度,从而满足了高续航能力的要求。
本发明的有益效果是:
1.本工艺流程短,且没有还原三价铁到二价铁这一步,降低了成本,且降低了控制的难度,避免了常规工艺碳源还原三价铁引起的生产控制较难的问题,工艺简单。
2.本工艺得到的磷酸铁锂压实密度高,根据检测,其压实密度高达2.6g/mL以上,且0.1C首次放电比容量大于157mAh/g,首次放电效率大于97%。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明,本实施例的一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其为以下步骤:
(1)将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中,然后加入磷酸锂和草酸亚铁,在砂磨机内砂磨至粒度为0.7-1微米,然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1%得到烘干料,然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒,将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合,混合时间2-3小时,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料装入匣钵中,然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结,烧结时间为13-15小时得到烧结料,烧结分为20个温区,其中前7个温区为升温区,中间8个温区为保温区,后面5个温区为降温区,升温区每个温区依次升高100-105℃,保温区温度恒定,保温区的温度为740-750℃,降温区每个温区依次降低135-140℃,保证出料温度<45℃;
(3)将步骤(2)中得到的烧结料经过气流破碎,破碎至物料粒径为1-1.2微米,然后经过混料过筛后电磁除铁,除铁物料经过真空包装得到产品。
步骤(1)加入的磷酸二氢亚铁、磷酸锂和草酸亚铁的摩尔比为1:1.01-1.02:2,磷酸二氢亚铁溶液的浓度为1-1.5mol/L,加入的纳米碳化钛、纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁与磷酸锂的质量比分别为2.6-2.7:6-8:7-9:25-40:100,所述磷酸锂为电池级纯度,磷酸锂的粒度为1-2微米,草酸亚铁为电池级纯度,草酸亚铁的粒度为4-5微米。
所述步骤(1)中喷雾干燥得到的干燥料的粒径为1-2微米,喷雾干燥过程的进风温度低于200℃,喷雾干燥的出料温度低于85℃,斜混机内装有不锈钢磨球,不锈钢磨球的外部包裹有聚氨酯,不锈钢磨球的直径为0.5-1.5cm,不锈钢磨球装入的体积为斜混机容积的1/2-2/3,斜混机的转动频率为20-25r/min。
步骤(2)中混合料装入匣钵后,采用2个大气压的压力压物料30s,氮气采用纯氮气,同时烧结炉的每个温区均与引风机连通,引风机的引风量为氮气通入量的0.98-0.99倍,前四个升温区的引风量为后三个升温区的引风量的1.2-1.3倍,保温区和降温区的引风量为后三个升温区的引风量的0.2-0.3倍,降温采用冷却水进行冷却。
所述步骤(3)中气流破碎采用高压氮气进行,高压氮气经过除油和除水后油分和水分含量均低于0.01ppm,气流破碎、混料过筛、电磁除铁和真空包装均在包装房内进行,要求包装房内的温度为20±3℃,相对湿度低于15%,过筛过120-150目筛,电磁除铁过程磁感应强度为20000-22000高斯,真空包装过程维持包装袋内真空度为-0.09~-0.08MPa。
所述磷酸二氢亚铁溶液的制备过程为将铁粉加入磷酸溶液中,反应至溶液的终点pH为1.7-1.9即得。
实施例1
一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其为以下步骤:
(1)将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中,然后加入磷酸锂和草酸亚铁,在砂磨机内砂磨至粒度为0.85微米,然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1%得到烘干料,然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒,将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合,混合时间2.5小时,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料装入匣钵中,然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结,烧结时间为14小时得到烧结料,烧结分为20个温区,其中前7个温区为升温区,中间8个温区为保温区,后面5个温区为降温区,升温区每个温区依次升高103℃,保温区温度恒定,保温区的温度为744℃,降温区每个温区依次降低139℃,保证出料温度<45℃;
(3)将步骤(2)中得到的烧结料经过气流破碎,破碎至物料粒径为1.15微米,然后经过混料过筛后电磁除铁,除铁物料经过真空包装得到产品。
步骤(1)加入的磷酸二氢亚铁、磷酸锂和草酸亚铁的摩尔比为1:1.013:2,磷酸二氢亚铁溶液的浓度为1.3mol/L,加入的纳米碳化钛、纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁与磷酸锂的质量比分别为2.65:7.3:8.1:31:100,所述磷酸锂为电池级纯度,磷酸锂的粒度为1.6微米,草酸亚铁为电池级纯度,草酸亚铁的粒度为4.6微米。
所述步骤(1)中喷雾干燥得到的干燥料的粒径为1.8微米,喷雾干燥过程的进风温度低于200℃,喷雾干燥的出料温度低于85℃,斜混机内装有不锈钢磨球,不锈钢磨球的外部包裹有聚氨酯,不锈钢磨球的直径为0.95cm,不锈钢磨球装入的体积为斜混机容积的1/2,斜混机的转动频率为23r/min。
步骤(2)中混合料装入匣钵后,采用2个大气压的压力压物料30s,氮气采用纯氮气,同时烧结炉的每个温区均与引风机连通,引风机的引风量为氮气通入量的0.986倍,前四个升温区的引风量为后三个升温区的引风量的1.23倍,保温区和降温区的引风量为后三个升温区的引风量的0.24倍,降温采用冷却水进行冷却。
所述步骤(3)中气流破碎采用高压氮气进行,高压氮气经过除油和除水后油分和水分含量均低于0.01ppm,气流破碎、混料过筛、电磁除铁和真空包装均在包装房内进行,要求包装房内的温度为20±3℃,相对湿度低于15%,过筛过135目筛,电磁除铁过程磁感应强度为21000高斯,真空包装过程维持包装袋内真空度为-0.085MPa。
所述磷酸二氢亚铁溶液的制备过程为将铁粉加入磷酸溶液中,反应至溶液的终点pH为1.78即得。
最终得到的磷酸铁锂的指标如下:
指标 压实密度 0.1C首次充电比容量 0.1C首次放电比容量 首放效率
数据 2.62g/mL 161.6mAh/g 157.6mAh/g 97.5%
BET Fe Li D50 pH
11.2m<sup>2</sup>/g 34.42% 4.49% 0.89微米 8.78
实施例2
一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其为以下步骤:
(1)将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中,然后加入磷酸锂和草酸亚铁,在砂磨机内砂磨至粒度为0.85微米,然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1%得到烘干料,然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒,将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合,混合时间2.6小时,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料装入匣钵中,然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结,烧结时间为14.2小时得到烧结料,烧结分为20个温区,其中前7个温区为升温区,中间8个温区为保温区,后面5个温区为降温区,升温区每个温区依次升高102℃,保温区温度恒定,保温区的温度为746℃,降温区每个温区依次降低137℃,保证出料温度<45℃;
(3)将步骤(2)中得到的烧结料经过气流破碎,破碎至物料粒径为1.1微米,然后经过混料过筛后电磁除铁,除铁物料经过真空包装得到产品。
步骤(1)加入的磷酸二氢亚铁、磷酸锂和草酸亚铁的摩尔比为1:1.015:2,磷酸二氢亚铁溶液的浓度为1.35mol/L,加入的纳米碳化钛、纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁与磷酸锂的质量比分别为2.63:6.9:8.1:31:100,所述磷酸锂为电池级纯度,磷酸锂的粒度为1.6微米,草酸亚铁为电池级纯度,草酸亚铁的粒度为4.6微米。
所述步骤(1)中喷雾干燥得到的干燥料的粒径为1.6微米,喷雾干燥过程的进风温度低于200℃,喷雾干燥的出料温度低于85℃,斜混机内装有不锈钢磨球,不锈钢磨球的外部包裹有聚氨酯,不锈钢磨球的直径为0.95cm,不锈钢磨球装入的体积为斜混机容积的2/3,斜混机的转动频率为23r/min。
步骤(2)中混合料装入匣钵后,采用2个大气压的压力压物料30s,氮气采用纯氮气,同时烧结炉的每个温区均与引风机连通,引风机的引风量为氮气通入量的0.986倍,前四个升温区的引风量为后三个升温区的引风量的1.26倍,保温区和降温区的引风量为后三个升温区的引风量的0.28倍,降温采用冷却水进行冷却。
所述步骤(3)中气流破碎采用高压氮气进行,高压氮气经过除油和除水后油分和水分含量均低于0.01ppm,气流破碎、混料过筛、电磁除铁和真空包装均在包装房内进行,要求包装房内的温度为20±3℃,相对湿度低于15%,过筛过150目筛,电磁除铁过程磁感应强度为20000高斯,真空包装过程维持包装袋内真空度为-0.083MPa。
所述磷酸二氢亚铁溶液的制备过程为将铁粉加入磷酸溶液中,反应至溶液的终点pH为1.82即得。
最终得到的磷酸铁锂的指标如下:
指标 压实密度 0.1C首次充电比容量 0.1C首次放电比容量 首放效率
数据 2.67g/mL 161.4mAh/g 157.8mAh/g 97.8%
BET Fe Li D50 pH
11.1m<sup>2</sup>/g 34.41% 4.45% 0.91微米 8.72
实施例3
一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其为以下步骤:
(1)将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁混溶液中,然后加入磷酸锂和草酸亚铁,在砂磨机内砂磨至粒度为0.85微米,然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1%得到烘干料,然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒,将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合,混合时间2.6小时,得到混合料;
(2)将步骤(1)得到的混合料装入匣钵中,然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结,烧结时间为13.9小时得到烧结料,烧结分为20个温区,其中前7个温区为升温区,中间8个温区为保温区,后面5个温区为降温区,升温区每个温区依次升高102.5℃,保温区温度恒定,保温区的温度为748℃,降温区每个温区依次降低137.5℃,保证出料温度<45℃;
(3)将步骤(2)中得到的烧结料经过气流破碎,破碎至物料粒径为1.1微米,然后经过混料过筛后电磁除铁,除铁物料经过真空包装得到产品。
步骤(1)加入的磷酸二氢亚铁、磷酸锂和草酸亚铁的摩尔比为1:1.013:2,磷酸二氢亚铁溶液的浓度为1.41mol/L,加入的纳米碳化钛、纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁与磷酸锂的质量比分别为2.65:7:8:38:100,所述磷酸锂为电池级纯度,磷酸锂的粒度为1.6微米,草酸亚铁为电池级纯度,草酸亚铁的粒度为4.8微米。
所述步骤(1)中喷雾干燥得到的干燥料的粒径为1.8微米,喷雾干燥过程的进风温度低于200℃,喷雾干燥的出料温度低于85℃,斜混机内装有不锈钢磨球,不锈钢磨球的外部包裹有聚氨酯,不锈钢磨球的直径为0.95cm,不锈钢磨球装入的体积为斜混机容积的1/2,斜混机的转动频率为23r/min。
步骤(2)中混合料装入匣钵后,采用2个大气压的压力压物料30s,氮气采用纯氮气,同时烧结炉的每个温区均与引风机连通,引风机的引风量为氮气通入量的0.987倍,前四个升温区的引风量为后三个升温区的引风量的1.27倍,保温区和降温区的引风量为后三个升温区的引风量的0.25倍,降温采用冷却水进行冷却。
所述步骤(3)中气流破碎采用高压氮气进行,高压氮气经过除油和除水后油分和水分含量均低于0.01ppm,气流破碎、混料过筛、电磁除铁和真空包装均在包装房内进行,要求包装房内的温度为20±3℃,相对湿度低于15%,过筛过140目筛,电磁除铁过程磁感应强度为20000高斯,真空包装过程维持包装袋内真空度为-0.082MPa。
所述磷酸二氢亚铁溶液的制备过程为将铁粉加入磷酸溶液中,反应至溶液的终点pH为1.78即得。
最终得到的磷酸铁锂的指标如下:
指标 压实密度 0.1C首次充电比容量 0.1C首次放电比容量 首放效率
数据 2.65g/mL 161.9mAh/g 157.1mAh/g 97.04%
BET Fe Li D50 pH
11.5m<sup>2</sup>/g 34.89% 4.39% 0.96微米 8.69
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其特征在于,为以下步骤:
(1)将纳米碳化钛加入磷酸二氢亚铁溶液中,然后加入磷酸锂和草酸亚铁,在砂磨机内砂磨至粒度为0.7-1微米,然后经过离心喷雾干燥至水分含量低于1%得到烘干料,然后称量纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒,将纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁颗粒与烘干料一起放入到斜混机内进行混合,混合时间2-3小时,得到混合料,喷雾干燥得到的干燥料的粒径为1-2微米,喷雾干燥过程的进风温度低于200℃,喷雾干燥的出料温度低于85℃,斜混机内装有不锈钢磨球,不锈钢磨球的外部包裹有聚氨酯,不锈钢磨球的直径为0.5-1.5cm,不锈钢磨球装入的体积为斜混机容积的1/2-2/3,斜混机的转动频率为20-25r/min,所述磷酸二氢亚铁溶液的制备过程为将铁粉加入磷酸溶液中,反应至溶液的终点pH为1.7-1.9即得;
(2)将步骤(1)得到的混合料装入匣钵中,然后放入通入氮气的烧结炉中进行烧结,烧结时间为13-15小时得到烧结料,烧结分为20个温区,其中前7个温区为升温区,中间8个温区为保温区,后面5个温区为降温区,升温区每个温区依次升高100-105℃,保温区温度恒定,保温区的温度为740-750℃,降温区每个温区依次降低135-140℃,保证出料温度<45℃,混合料装入匣钵后,采用2个大气压的压力压物料30s,氮气采用纯氮气,同时烧结炉的每个温区均与引风机连通,引风机的引风量为氮气通入量的0.98-0.99倍,前四个升温区的引风量为后三个升温区的引风量的1.2-1.3倍,保温区和降温区的引风量为后三个升温区的引风量的0.2-0.3倍,降温采用冷却水进行冷却;
(3)将步骤(2)中得到的烧结料经过气流破碎,破碎至物料粒径为1-1.2微米,然后经过混料过筛后电磁除铁,除铁物料经过真空包装得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其特征在于:步骤(1)加入的磷酸二氢亚铁、磷酸锂和草酸亚铁的摩尔比为1:1.01-1.02:2,磷酸二氢亚铁溶液的浓度为1-1.5mol/L,加入的纳米碳化钛、纳米碳化钨、纳米碳化铌和纳米碳化铁与磷酸锂的质量比分别为2.6-2.7:6-8:7-9:25-40:100,所述磷酸锂为电池级纯度,磷酸锂的粒度为1-2微米,草酸亚铁为电池级纯度,草酸亚铁的粒度为4-5微米。
3.根据权利要求1所述的一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中气流破碎采用高压氮气进行,高压氮气经过除油和除水后油分和水分含量均低于0.01ppm,气流破碎、混料过筛、电磁除铁和真空包装均在包装房内进行,要求包装房内的温度为20±3℃,相对湿度低于15%,过筛过120-150目筛,电磁除铁过程磁感应强度为20000-22000高斯,真空包装过程维持包装袋内真空度为-0.09~-0.08MPa。
CN201810375186.7A 2018-04-24 2018-04-24 一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法 Active CN108448102B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810375186.7A CN108448102B (zh) 2018-04-24 2018-04-24 一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810375186.7A CN108448102B (zh) 2018-04-24 2018-04-24 一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108448102A CN108448102A (zh) 2018-08-24
CN108448102B true CN108448102B (zh) 2020-11-13

Family

ID=63201523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810375186.7A Active CN108448102B (zh) 2018-04-24 2018-04-24 一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108448102B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109698332A (zh) * 2018-12-17 2019-04-30 广东石油化工学院 一种磷酸铁锂电池复合材料及制备方法
CN109867268B (zh) * 2019-01-31 2021-01-29 鲍君杰 一种高压实高容量磷酸铁锂的制备方法
CN110600708A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 贝特瑞(天津)纳米材料制造有限公司 一种分步掺杂金属离子及碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN110745802A (zh) * 2019-10-14 2020-02-04 重庆特瑞电池材料股份有限公司 一种电磁感应自加热制备磷酸铁锂的方法
CN115863543B (zh) * 2021-09-26 2024-09-10 比亚迪股份有限公司 一种磷酸铁锂正极材料的制备方法、正极极片及锂离子电池
CN113991117B (zh) * 2021-10-28 2024-05-10 骆驼集团资源循环襄阳有限公司 一种磷酸铁锂复合材料的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373851A (zh) * 2007-08-23 2009-02-25 索尼株式会社 非水电解液二次电池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100530781C (zh) * 2007-12-28 2009-08-19 龚思源 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂及其导电网络汽相沉积包覆方法
CN101339995A (zh) * 2008-08-12 2009-01-07 中国兵器工业第二一三研究所 锂离子动力电池用磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN101920952B (zh) * 2010-08-24 2011-11-02 天津伊博瑞尔能源科技发展有限公司 一步法生产磷酸铁锂正极材料的工艺及设备

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373851A (zh) * 2007-08-23 2009-02-25 索尼株式会社 非水电解液二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN108448102A (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108448102B (zh) 一种高压实密度高容量磷酸铁锂的制备方法
CN101330141B (zh) 一种锂离子电池正极材料球形LiFePO4/C的制备方法
CN109867268B (zh) 一种高压实高容量磷酸铁锂的制备方法
JP7567144B2 (ja) フェロボロン合金被覆リン酸鉄リチウムの製造方法
CN108511736A (zh) 一种包覆型硼酸铁锂的制备方法
CN109336079A (zh) 一种高压实磷酸铁锂材料的制备方法
CN104009234B (zh) 微波法合成锂离子电池正极材料磷酸锰铁锂的方法
CN104752692B (zh) 一种磷酸亚铁锂/碳复合正极材料的制备方法
CN104241648A (zh) 一种水系锂离子电池材料的制备方法
CN106602059A (zh) 一种水系锂离子电池材料的制备方法
CN114759178A (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
WO2012022264A1 (zh) 制造电化学活性材料的方法
CN108832119B (zh) 一种碳掺杂磷酸铁锰锂的制备方法
CN110148731A (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用
CN114014293A (zh) 一种钠离子电池材料的制备方法
CN102173402B (zh) 一种磷酸铁锂低温连续生产工艺及其专用装置
CN102983332A (zh) 锂离子二次电池正极材料磷酸铁锂的制备方法
CN102623695A (zh) 一种锂离子电池磷酸盐系正极材料及其制备方法
CN115784190B (zh) 一种磷酸铁锂的制备方法
CN103367750A (zh) 一种炭包覆磷酸铁锂材料的制备方法
CN114335529B (zh) 一种磷酸钒钠型钠电池正极材料的制备方法
CN115849454A (zh) 硫酸亚铁钠正极材料的制备方法
CN110277542A (zh) 磷酸铁锂正极材料及制备方法
CN109244379A (zh) 一种LiFePO4超薄纳米片@石墨烯气凝胶正极材料的制备方法
CN107634201A (zh) 一种适于工业化的水系锂离子电池材料制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201210

Address after: No.557 Tianma Avenue, Yunyang Economic Development Zone, Shiyan City, Hubei Province

Patentee after: Hubei Wanrun New Energy Technology Co., Ltd

Address before: No.42 Xiashan village, Baita Town, Xianju County, Taizhou City, Zhejiang Province

Patentee before: Fang Jiacheng