CN110407187A - 一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法 - Google Patents

一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110407187A
CN110407187A CN201910709050.XA CN201910709050A CN110407187A CN 110407187 A CN110407187 A CN 110407187A CN 201910709050 A CN201910709050 A CN 201910709050A CN 110407187 A CN110407187 A CN 110407187A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
added
lithium phosphate
preparation
high magnification
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
CN201910709050.XA
Other languages
English (en)
Inventor
韩雪佳
秦军
李乐柱
冯连振
岳磊
陈波
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.)
Hubei Haorui New Energy Co Ltd
Original Assignee
Hubei Haorui 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 Hubei Haorui New Energy Co Ltd filed Critical Hubei Haorui New Energy Co Ltd
Priority to CN201910709050.XA priority Critical patent/CN110407187A/zh
Publication of CN110407187A publication Critical patent/CN110407187A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/45—Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • 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
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/36—Diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其是一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：室温下，将18‑22克的氯化铁(FeCl3)添加到140‑160毫升的浓硫酸溶液(H2SO4)中，强力扩散后得到溶液A；向溶液A中添加0.25‑0.35克的碳纳米管，在100‑140度的温度条件下，持续回流9‑11小时后，让其温度自然下降到室温得到溶液B；用碱性溶剂和锂源调节溶液B的PH值，将溶液B的PH值调节到8‑10；向步骤S3中得到的溶液中加入含有磷酸铵的溶液((NH4)3PO4·3H2O)，并在搅拌设备中用200‑1000rpm的速率对其进行搅拌，搅拌均匀后，再将溶液减压蒸馏3‑10小时。本发明所制备的磷酸铁锂材料具有微纳结构，且结构中嵌入碳纳米管，能够很好的提升材料的反应活性，使其具有很高的倍率性能。

Description

一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。但是锂合金金属氧化物为正极材料时，锂离子会出现扩散的问题，并且锂离子电池内部的电子的导电率也不高，因此需要一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法来满足需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、室温下，将18-22克的氯化铁(FeCl3)添加到140-160毫升的浓硫酸溶液(H2SO4)中，强力扩散后得到溶液A；
S2、向溶液A中添加0.25-0.35克的碳纳米管，在100-140度的温度条件下，持续回流9-11小时后，让其温度自然下降到室温得到溶液B；
S3、用碱性溶剂和锂源调节溶液B的PH值，将溶液B的PH值调节到8-10；
S4、向步骤S3中得到的溶液中加入含有磷酸铵的溶液((NH4)3PO4·3H2O)，并在搅拌设备中用200-1000rpm的速率对其进行搅拌，搅拌均匀后，再将溶液减压蒸馏3-10小时，即可获得内嵌碳纳米管的磷酸铁锂前驱体；
S5、向步骤S4中得到的溶液中加入硫酸铵((NH4)2SO4)，搅拌均匀，滴加氨水(NH3·H20)，将溶液的PH值控制在2-4，让调节好PH值的溶液在40-75度的条件下，继续反应5.5-6.5小时后，经聚集形成一定微纳结构的颗粒；
S6、对步骤S5中得到含有微纳结构颗粒的溶液在离心的状态下进行洗涤，将洗涤后的溶液在90-120度的条件下，干燥5-12小时后得到无水的材料，将材料放入管式炉中，在500-750度的条件下，并在氮气(N2)和氢气(H2)的混合气体的还原气氛下对其进行烧结3-15小时，将烧过的材料从管式炉中取出后对其进行研磨，研磨后过200目的分子筛，即可制得高倍率性能的磷酸铁锂复合材料。
优选的，在步骤S1中，强力扩散的方法是：将氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)加入到搅拌设备中，在机械搅拌条件下，让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)均匀混合后倒出即可得到溶液A。
优选的，在步骤S2中，在回流前，先利用超声波设备发射的超声波将碳纳米管分散在溶液A中。
优选的，在步骤S2中，溶液A是在油浴的条件下进行回流操作。
优选的，在步骤S2中，碳纳米管的直径为20-80纳米，且碳纳米管是具有手性的螺旋型结构。
优选的，在步骤S3中，调节溶液B的PH值的具体方法是：向容器中先后加入质量百分比为1％-2％的氢氧化锂(LiOH)和质量百分比为2.5％-3％的氨水(NH3·H20)溶液即可得到混合溶液C，将混合溶液C添加到回流后的溶液B中，进而达到对溶液B调节PH值的目的。
优选的，在将质量百分比为2.5％-3％的氨水(NH3·H20)溶液加入到容器中的过程中，需要边加入边搅拌。
优选的，混合溶液C加入到回流后的溶液B中是采用滴定的方式。
本发明提出的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，有益效果在于：本发明所制备的磷酸铁锂材料具有微纳结构，且结构中嵌入碳纳米管，能够很好的提升材料的反应活性，使其具有很高的倍率性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
实施例1
一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法,包括如下步骤：
S1、室温下，将18克的氯化铁(FeCl3)添加到140毫升的浓硫酸溶液(H2SO4)中，强力扩散后得到溶液A，氯化铁(FeCl3)也可以是硝酸铁(Fe(NO3)3)、磷酸铁(FePO4)、醋酸铁(C4H6FeO4)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)中的一种或几种，强力扩散的方法是：将氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)加入到搅拌设备中，在机械搅拌条件下，让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)均匀混合后倒出即可得到溶液A，机械搅拌能够让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)更加充分的接触，加快氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)的混合效率；
S2、向溶液A中添加0.25克的碳纳米管，在100度的温度条件下，持续回流9小时后，让其温度自然下降到室温得到溶液B，在回流前，先利用超声波设备发射的超声波将碳纳米管分散在溶液A中，在超声波的作用下，能够让碳纳米管更快更均匀的分散在溶液A中，溶液A是在油浴的条件下进行回流操作，在油浴的条件下进行回流操作，能够让溶液A的温度持续的保持在100度，碳纳米管的直径为20纳米，且碳纳米管是具有手性的螺旋型结构；
S3、用碱性溶剂和锂源调节溶液B的PH值，将溶液B的PH值调节到8，调节溶液B的PH值的具体方法是：向容器中先后加入质量百分比为1％的氢氧化锂(LiOH)和质量百分比为2.5％的氨水(NH3·H20)溶液即可得到混合溶液C，将混合溶液C添加到回流后的溶液B中，进而达到对溶液B调节PH值的目的，氢氧化锂(LiOH)也可以是硝酸锂(LiNO3)、碳酸锂(Li2CO3)、磷酸二氢锂(LiH2PO4)、醋酸锂(CH3COOLi·2H2O)等锂盐中的一种或几种，氨水(NH3·H20)溶液也可以是氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)等可溶性碱的一种或几种，在将质量百分比为2.5％的氨水(NH3·H20)溶液加入到容器中的过程中，需要边加入边搅拌，保证氨水(NH3·H20)溶液充分的与氢氧化锂(LiOH)混合，混合溶液C加入到回流后的溶液B中是采用滴定的方式，滴定的方式能够让混合溶液C一点点的添加到溶液B中，能够避免混合溶液C加入到溶液B中的量过多，并且还能够准确的将溶液B的PH值调节到指定的区间值；
S4、向步骤S3中得到的溶液中加入含有磷酸铵的溶液((NH4)3PO4·3H2O)，磷酸铵溶液((NH4)3PO4·3H2O)也可以是磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等一种或几种，并在搅拌设备中用200rpm的速率对其进行搅拌，搅拌均匀后，再将溶液减压蒸馏3小时，即可获得内嵌碳纳米管的磷酸铁锂前驱体；
S5、向步骤S4中得到的溶液中加入硫酸铵((NH4)2SO4)，硫酸铵((NH4)2SO4)也可以是过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(NaClO)中的一种或几种，其浓度为1摩尔每升，搅拌均匀，会产生沉淀，滴加氨水(NH3·H20)，将溶液的PH值控制在2，让调节好PH值的溶液在40度的条件下，继续反应5.5小时后，经聚集形成一定微纳结构的颗粒；
S6、对步骤S5中得到含有微纳结构颗粒的溶液在离心的状态下进行洗涤，直至检测不到硫酸根，将洗涤后的溶液在90度的条件下，干燥5小时后得到无水的材料，将材料放入管式炉中，在500度的条件下，并在氮气(N2)和氢气(H2)的混合气体的还原气氛下对其进行烧结3小时，将烧过的材料从管式炉中取出后对其进行研磨，研磨后过200目的分子筛，即可制得高倍率性能的磷酸铁锂复合材料。
实施例2
一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法,包括如下步骤：
S1、室温下，将19克的氯化铁(FeCl3)添加到145毫升的浓硫酸溶液(H2SO4)中，强力扩散后得到溶液A，氯化铁(FeCl3)也可以是硝酸铁(Fe(NO3)3)、磷酸铁(FePO4)、醋酸铁(C4H6FeO4)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)中的一种或几种，强力扩散的方法是：将氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)加入到搅拌设备中，在机械搅拌条件下，让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)均匀混合后倒出即可得到溶液A，机械搅拌能够让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)更加充分的接触，加快氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)的混合效率；
S2、向溶液A中添加0.28克的碳纳米管，在110度的温度条件下，持续回流9.5小时后，让其温度自然下降到室温得到溶液B，在回流前，先利用超声波设备发射的超声波将碳纳米管分散在溶液A中，在超声波的作用下，能够让碳纳米管更快更均匀的分散在溶液A中，溶液A是在油浴的条件下进行回流操作，在油浴的条件下进行回流操作，能够让溶液A的温度持续的保持在110度，碳纳米管的直径为30纳米，且碳纳米管是具有手性的螺旋型结构；
S3、用碱性溶剂和锂源调节溶液B的PH值，将溶液B的PH值调节到8.5，调节溶液B的PH值的具体方法是：向容器中先后加入质量百分比为1.2％的氢氧化锂(LiOH)和质量百分比为2.6％的氨水(NH3·H20)溶液即可得到混合溶液C，将混合溶液C添加到回流后的溶液B中，进而达到对溶液B调节PH值的目的，氢氧化锂(LiOH)也可以是硝酸锂(LiNO3)、碳酸锂(Li2CO3)、磷酸二氢锂(LiH2PO4)、醋酸锂(CH3COOLi·2H2O)等锂盐中的一种或几种，氨水(NH3·H20)溶液也可以是氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)等可溶性碱的一种或几种，在将质量百分比为2.6％的氨水(NH3·H20)溶液加入到容器中的过程中，需要边加入边搅拌，保证氨水(NH3·H20)溶液充分的与氢氧化锂(LiOH)混合，混合溶液C加入到回流后的溶液B中是采用滴定的方式，滴定的方式能够让混合溶液C一点点的添加到溶液B中，能够避免混合溶液C加入到溶液B中的量过多，并且还能够准确的将溶液B的PH值调节到指定的区间值；
S4、向步骤S3中得到的溶液中加入含有磷酸铵的溶液((NH4)3PO4·3H2O)，磷酸铵溶液((NH4)3PO4·3H2O)也可以是磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等一种或几种，并在搅拌设备中用400rpm的速率对其进行搅拌，搅拌均匀后，再将溶液减压蒸馏5小时，即可获得内嵌碳纳米管的磷酸铁锂前驱体；
S5、向步骤S4中得到的溶液中加入硫酸铵((NH4)2SO4)，硫酸铵((NH4)2SO4)也可以是过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(NaClO)中的一种或几种，其浓度为2摩尔每升，搅拌均匀，会产生沉淀，滴加氨水(NH3·H20)，将溶液的PH值控制在2.4，让调节好PH值的溶液在50度的条件下，继续反应5.8小时后，经聚集形成一定微纳结构的颗粒；
S6、对步骤S5中得到含有微纳结构颗粒的溶液在离心的状态下进行洗涤，直至检测不到硫酸根，将洗涤后的溶液在100度的条件下，干燥7小时后得到无水的材料，将材料放入管式炉中，在550度的条件下，并在氮气(N2)和氢气(H2)的混合气体的还原气氛下对其进行烧结5小时，将烧过的材料从管式炉中取出后对其进行研磨，研磨后过200目的分子筛，即可制得高倍率性能的磷酸铁锂复合材料。
实施例3
一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法,包括如下步骤：
S1、室温下，将20克的氯化铁(FeCl3)添加到155毫升的浓硫酸溶液(H2SO4)中，强力扩散后得到溶液A，氯化铁(FeCl3)也可以是硝酸铁(Fe(NO3)3)、磷酸铁(FePO4)、醋酸铁(C4H6FeO4)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)中的一种或几种，强力扩散的方法是：将氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)加入到搅拌设备中，在机械搅拌条件下，让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)均匀混合后倒出即可得到溶液A，机械搅拌能够让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)更加充分的接触，加快氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)的混合效率；
S2、向溶液A中添加0.30克的碳纳米管，在130度的温度条件下，持续回流10.5小时后，让其温度自然下降到室温得到溶液B，在回流前，先利用超声波设备发射的超声波将碳纳米管分散在溶液A中，在超声波的作用下，能够让碳纳米管更快更均匀的分散在溶液A中，溶液A是在油浴的条件下进行回流操作，在油浴的条件下进行回流操作，能够让溶液A的温度持续的保持在130度，碳纳米管的直径为60纳米，且碳纳米管是具有手性的螺旋型结构；
S3、用碱性溶剂和锂源调节溶液B的PH值，将溶液B的PH值调节到9.5，调节溶液B的PH值的具体方法是：向容器中先后加入质量百分比为1.8％的氢氧化锂(LiOH)和质量百分比为2.8％的氨水(NH3·H20)溶液即可得到混合溶液C，将混合溶液C添加到回流后的溶液B中，进而达到对溶液B调节PH值的目的，氢氧化锂(LiOH)也可以是硝酸锂(LiNO3)、碳酸锂(Li2CO3)、磷酸二氢锂(LiH2PO4)、醋酸锂(CH3COOLi·2H2O)等锂盐中的一种或几种，氨水(NH3·H20)溶液也可以是氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)等可溶性碱的一种或几种，在将质量百分比为2.8％的氨水(NH3·H20)溶液加入到容器中的过程中，需要边加入边搅拌，保证氨水(NH3·H20)溶液充分的与氢氧化锂(LiOH)混合，混合溶液C加入到回流后的溶液B中是采用滴定的方式，滴定的方式能够让混合溶液C一点点的添加到溶液B中，能够避免混合溶液C加入到溶液B中的量过多，并且还能够准确的将溶液B的PH值调节到指定的区间值；
S4、向步骤S3中得到的溶液中加入含有磷酸铵的溶液((NH4)3PO4·3H2O)，磷酸铵溶液((NH4)3PO4·3H2O)也可以是磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等一种或几种，并在搅拌设备中用800rpm的速率对其进行搅拌，搅拌均匀后，再将溶液减压蒸馏8小时，即可获得内嵌碳纳米管的磷酸铁锂前驱体；
S5、向步骤S4中得到的溶液中加入硫酸铵((NH4)2SO4)，硫酸铵((NH4)2SO4)也可以是过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(NaClO)中的一种或几种，其浓度为4摩尔每升，搅拌均匀，会产生沉淀，滴加氨水(NH3·H20)，将溶液的PH值控制在3.5，让调节好PH值的溶液在65度的条件下，继续反应6.2小时后，经聚集形成一定微纳结构的颗粒；
S6、对步骤S5中得到含有微纳结构颗粒的溶液在离心的状态下进行洗涤，直至检测不到硫酸根，将洗涤后的溶液在110度的条件下，干燥10小时后得到无水的材料，将材料放入管式炉中，在650度的条件下，并在氮气(N2)和氢气(H2)的混合气体的还原气氛下对其进行烧结10小时，将烧过的材料从管式炉中取出后对其进行研磨，研磨后过200目的分子筛，即可制得高倍率性能的磷酸铁锂复合材料。
实施例4
一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法,包括如下步骤：
S1、室温下，将22克的氯化铁(FeCl3)添加到160毫升的浓硫酸溶液(H2SO4)中，强力扩散后得到溶液A，氯化铁(FeCl3)也可以是硝酸铁(Fe(NO3)3)、磷酸铁(FePO4)、醋酸铁(C4H6FeO4)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)中的一种或几种，强力扩散的方法是：将氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)加入到搅拌设备中，在机械搅拌条件下，让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)均匀混合后倒出即可得到溶液A，机械搅拌能够让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)更加充分的接触，加快氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)的混合效率；
S2、向溶液A中添加0.35克的碳纳米管，在140度的温度条件下，持续回流11小时后，让其温度自然下降到室温得到溶液B，在回流前，先利用超声波设备发射的超声波将碳纳米管分散在溶液A中，在超声波的作用下，能够让碳纳米管更快更均匀的分散在溶液A中，溶液A是在油浴的条件下进行回流操作，在油浴的条件下进行回流操作，能够让溶液A的温度持续的保持在140度，碳纳米管的直径为80纳米，且碳纳米管是具有手性的螺旋型结构；
S3、用碱性溶剂和锂源调节溶液B的PH值，将溶液B的PH值调节到10，调节溶液B的PH值的具体方法是：向容器中先后加入质量百分比为2％的氢氧化锂(LiOH)和质量百分比为3％的氨水(NH3·H20)溶液即可得到混合溶液C，将混合溶液C添加到回流后的溶液B中，进而达到对溶液B调节PH值的目的，氢氧化锂(LiOH)也可以是硝酸锂(LiNO3)、碳酸锂(Li2CO3)、磷酸二氢锂(LiH2PO4)、醋酸锂(CH3COOLi·2H2O)等锂盐中的一种或几种，氨水(NH3·H20)溶液也可以是氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)等可溶性碱的一种或几种，在将质量百分比为3％的氨水(NH3·H20)溶液加入到容器中的过程中，需要边加入边搅拌，保证氨水(NH3·H20)溶液充分的与氢氧化锂(LiOH)混合，混合溶液C加入到回流后的溶液B中是采用滴定的方式，滴定的方式能够让混合溶液C一点点的添加到溶液B中，能够避免混合溶液C加入到溶液B中的量过多，并且还能够准确的将溶液B的PH值调节到指定的区间值；
S4、向步骤S3中得到的溶液中加入含有磷酸铵的溶液((NH4)3PO4·3H2O)，磷酸铵溶液((NH4)3PO4·3H2O)也可以是磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等一种或几种，并在搅拌设备中用1000rpm的速率对其进行搅拌，搅拌均匀后，再将溶液减压蒸馏10小时，即可获得内嵌碳纳米管的磷酸铁锂前驱体；
S5、向步骤S4中得到的溶液中加入硫酸铵((NH4)2SO4)，硫酸铵((NH4)2SO4)也可以是过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(NaClO)中的一种或几种，其浓度为5摩尔每升，搅拌均匀，会产生沉淀，滴加氨水(NH3·H20)，将溶液的PH值控制在4，让调节好PH值的溶液在75度的条件下，继续反应6.5小时后，经聚集形成一定微纳结构的颗粒；
S6、对步骤S5中得到含有微纳结构颗粒的溶液在离心的状态下进行洗涤，直至检测不到硫酸根，将洗涤后的溶液在120度的条件下，干燥12小时后得到无水的材料，将材料放入管式炉中，在750度的条件下，并在氮气(N2)和氢气(H2)的混合气体的还原气氛下对其进行烧结15小时，将烧过的材料从管式炉中取出后对其进行研磨，研磨后过200目的分子筛，即可制得高倍率性能的磷酸铁锂复合材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、室温下，将18-22克的氯化铁(FeCl3)添加到140-160毫升的浓硫酸溶液(H2SO4)中，强力扩散后得到溶液A；
S2、向溶液A中添加0.25-0.35克的碳纳米管，在100-140度的温度条件下，持续回流9-11小时后，让其温度自然下降到室温得到溶液B；
S3、用碱性溶剂和锂源调节溶液B的PH值，将溶液B的PH值调节到8-10；
S4、向步骤S3中得到的溶液中加入含有磷酸铵的溶液((NH4)3PO4·3H2O)，并在搅拌设备中用200-1000rpm的速率对其进行搅拌，搅拌均匀后，再将溶液减压蒸馏3-10小时，即可获得内嵌碳纳米管的磷酸铁锂前驱体；
S5、向步骤S4中得到的溶液中加入硫酸铵((NH4)2SO4)，搅拌均匀，滴加氨水(NH3·H2O)，将溶液的PH值控制在2-4，让调节好PH值的溶液在40-75度的条件下，继续反应5.5-6.5小时后，经聚集形成一定微纳结构的颗粒；
S6、对步骤S5中得到含有微纳结构颗粒的溶液在离心的状态下进行洗涤，将洗涤后的溶液在90-120度的条件下，干燥5-12小时后得到无水的材料，将材料放入管式炉中，在500-750度的条件下，并在氮气(N2)和氢气(H2)的混合气体的还原气氛下对其进行烧结3-15小时，将烧过的材料从管式炉中取出后对其进行研磨，研磨后过200目的分子筛，即可制得高倍率性能的磷酸铁锂复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，强力扩散的方法是：将氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)加入到搅拌设备中，在机械搅拌条件下，让氯化铁(FeCl3)和浓硫酸溶液(H2SO4)均匀混合后倒出即可得到溶液A。
3.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，在回流前，先利用超声波设备发射的超声波将碳纳米管分散在溶液A中。
4.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，溶液A是在油浴的条件下进行回流操作。
5.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，碳纳米管的直径为20-80纳米，且碳纳米管是具有手性的螺旋型结构。
6.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，调节溶液B的PH值的具体方法是：向容器中先后加入质量百分比为1％-2％的氢氧化锂(LiOH)和质量百分比为2.5％-3％的氨水(NH3·H2O)溶液即可得到混合溶液C，将混合溶液C添加到回流后的溶液B中，进而达到对溶液B调节PH值的目的。
7.根据权利要求6所述的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，在将质量百分比为2.5％-3％的氨水(NH3·H2O)溶液加入到容器中的过程中，需要边加入边搅拌。
8.根据权利要求6所述的一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，混合溶液C加入到回流后的溶液B中是采用滴定的方式。
CN201910709050.XA 2019-08-01 2019-08-01 一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法 Pending CN110407187A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910709050.XA CN110407187A (zh) 2019-08-01 2019-08-01 一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910709050.XA CN110407187A (zh) 2019-08-01 2019-08-01 一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110407187A true CN110407187A (zh) 2019-11-05

Family

ID=68365245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910709050.XA Pending CN110407187A (zh) 2019-08-01 2019-08-01 一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110407187A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110854386A (zh) * 2019-11-21 2020-02-28 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 功率型锂电池正极浆料的制备方法及正极片、锂电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101621121A (zh) * 2008-07-04 2010-01-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 高功率型磷酸铁锂复合材料的制备方法
CN101714627A (zh) * 2008-10-08 2010-05-26 中国科学院金属研究所 一种碳纳米管/磷酸铁锂复合正极材料及其原位制备方法
CN102219202A (zh) * 2011-05-19 2011-10-19 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种倍率型锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法
CN102583292A (zh) * 2011-01-11 2012-07-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一类具有微纳结构的磷酸铁盐及其制备方法以及磷酸铁锂材料
JP2015153714A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 三菱マテリアル株式会社 リチウムイオン二次電池の電極

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101621121A (zh) * 2008-07-04 2010-01-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 高功率型磷酸铁锂复合材料的制备方法
CN101714627A (zh) * 2008-10-08 2010-05-26 中国科学院金属研究所 一种碳纳米管/磷酸铁锂复合正极材料及其原位制备方法
CN102583292A (zh) * 2011-01-11 2012-07-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一类具有微纳结构的磷酸铁盐及其制备方法以及磷酸铁锂材料
CN102219202A (zh) * 2011-05-19 2011-10-19 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种倍率型锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法
JP2015153714A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 三菱マテリアル株式会社 リチウムイオン二次電池の電極

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110854386A (zh) * 2019-11-21 2020-02-28 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 功率型锂电池正极浆料的制备方法及正极片、锂电池
CN110854386B (zh) * 2019-11-21 2021-10-22 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 功率型锂电池正极浆料的制备方法及正极片、锂电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101327922B (zh) 一种LiFePO4的制备方法
CN102491302B (zh) 电池级无水磷酸铁及其制备方法
CN103035906B (zh) 磷酸锰锂包覆的富锂层状氧化物正极材料及其制备和应用
CN107706364B (zh) 一种正极材料前驱体及其制备方法以及一种正极材料
CN107230771B (zh) 一种磷酸钒包覆锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的方法
CN106299347A (zh) 镍钴铝三元前驱体及其制备方法和制备的正极材料及方法
CN101693531A (zh) 一种纳米磷酸铁的制备方法
CN103825024B (zh) 一种电池级磷酸铁及其制备方法
CN101337666A (zh) 采用氧化控制结晶-碳热还原制备球形磷酸铁锂的方法
CN101837966B (zh) 一种纳米磷酸铁的制备方法
CN106876704B (zh) 一种纳微结构正磷酸铁的制备方法
CN109728286B (zh) 一种富金属磷化物包覆磷酸铁锂的制备方法
CN101695998A (zh) 一种纳米磷酸铁的制备方法
CN109305663A (zh) 电池级无水磷酸铁及其制备方法
CN113428848A (zh) 一种电池级磷酸铁的循环制备工艺
WO2023142677A1 (zh) 掺杂型磷酸铁及其制备方法和应用
CN102005565B (zh) 碳包覆磷酸铁锂纳米球的制备方法
CN112694137A (zh) 小粒径无钴富锂锰基固溶体与钒酸锂复合材料及制备方法
CN106477623B (zh) 一种制备绒球状钛酸锂的方法
CN110407187A (zh) 一种高倍率磷酸铁锂复合材料的制备方法
CN106981656A (zh) 一种电池级磷酸锰铁的制备方法
CN116081591B (zh) 一种钠离子电池负极材料的制备方法
CN114933292B (zh) 一种磷酸铁锂的制备方法及其应用
CN106477546B (zh) 一种NH4Fe1-xMxPO4及LiFe1-xMxPO4/C材料的制备方法
CN107275593B (zh) 两步水热法制备椭圆形微/纳多孔结构物质与磷酸铁锂正极材料的方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191105