TWI827275B - 磷酸鋰鐵正極材料的製備方法 - Google Patents
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Abstract
本案提供一種電池複合材料的製備方法，包括步驟：(a)提供磷酸、鐵粉及碳源，其中磷酸與鐵粉進行反應生成第一生成物，第一生成物為不定型磷酸鐵，具有化學式a-FePO4‧xH2O，x>0；(b)提供鋰鹽混合物，其中鋰鹽混合物包含一氫氧化鋰與碳酸鋰；(c)研磨混合第一生成物、碳源以及鋰鹽混合物；(d)預熱處理第一生成物、碳源以及鋰鹽混合物使第一生成物與鋰鹽混合物生成前驅體，其中前驅體具化學式為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4；以及(d)煅燒前驅體和碳源，以生成磷酸鋰鐵正極材料。
Description
本案係關於一種正極材料的製備方法，尤指一種二次電池用磷酸鋰鐵正極材料的製備方法。
鋰離子電池(Lithium-ion battery)是一種可重複充電放電使用的二次電池，其係依靠鋰離子在正極和負極之間移動來完成充電放電工作。因此鋰離子電池內需使用一個嵌入的鋰化合物作為電極材料。傳統鋰離子電池使用的正極材料主要常見的有鋰鈷氧化物(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、鎳酸鋰(LiNiO2)及磷酸鐵鋰(LiFePO4)等。其中使用橄欖石結構作為正極材料的磷酸鐵鋰電池因具有良好安全性、比容量大、循環壽命長、耐高溫和低成本等特性，因此廣泛應用於電動載具以及儲能設備中。
其中，磷酸鐵鋰(LiFePO4，簡稱LFP)複合材料電池，更開發出了納米金屬氧化物共晶體化磷酸鐵鋰化合物(LFP-NCO)電池，其是由含有鋰、鐵、磷與金屬或金屬化合物的前驅體所形成的單一不可分割化合物，可大幅改善傳統磷酸鐵鋰材料導電率較低及雜質多的問題，且價格比傳統磷酸鐵鋰材料便宜，具有較佳的市場競爭力，遂成為目前市場的主流。
然而，目前應用於納米金屬氧化物共晶體化磷酸鐵鋰化合物的製備方法，多數是通過磷酸鐵(FePO4)和氫氧化鋰(LiOH)進行反應而製備，由於氫氧化鋰的原料成本較高，且製備時須使用較多的磷酸鐵原料，並耗費較多時間進行原料研磨，使得電池的單位時間及金錢成本連帶提高，再加上該反應包括酸鹼中和反應，故對製造工序pH值相當敏感，更會連帶造成原料粘滯，進而導致製造工序的管路堵塞，且由於酸鹼中和伴隨的吸、放熱現象，使製造工序溫度無法穩定控制，加大了製造工序的操作難度。此外，前述製備方法在製造工序中須經過多次原料移槽的動作，導致原料可能造成污染的風險，嚴重影響產品質量。
有鑑於此，實有必要提供一種二次電池用磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，提升產品質量，降低原料、時間成本以及製造工序操作難度，並解決習知技術所面臨之問題。
本案主要目的在於，提供一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法。藉由前驅體Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4的形成機制製備磷酸鋰鐵正極材料，可解决現有電池的製備中存在的所需原料及時間成本較高，且酸鹹中和反應造成製造工序pH值敏感、管路堵塞及溫度控制不易，以及多次原料移槽導致污染等缺點。
本案另一目的在於，提供一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，通過不定型磷酸體與鋰鹽混合物反應產生的前驅體來製備電池複合材料，可大幅縮短研磨所需時間，進而降低單位時間及金錢成本。同時，還可達到降低製造工序pH值敏感性、避免原料粘滯及管路堵塞以及穩定控制製造工序溫度，進而降低製造工序及生產綫的操作難度。
本案的另一目的在於提供一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法。其中磷酸與鐵粉反應生成的第一生成物為不定型磷酸鐵，可確保磷酸與鐵粉充分反應，並達到有效降低原料的浪費並全面提升產品質量的功效。再者，投入一定比例範圍之鋰鹽混合物與第一生成物研磨混合，可使混合溶液的pH值穩定地控制於7.5至9之間，有助於降低製造工序pH值敏感性、避免原料粘滯及管路堵塞以及穩定控制製造工序溫度，進而降低製造工序及生產綫的操作難度。再者，一定比例範圍之鋰鹽混合物包含有氫氧化鋰與碳酸鋰。其中磷酸鋰鐵正極材料中的鋰源非完全由氫氧化鋰所提供，而是部分由碳酸鋰所提供，除了有助於pH值控制外，更有助於節省原料成本。
為達成上述目的，本案的一實施方式提供一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，包括步驟：(a)提供磷酸、鐵粉及碳源，其中磷酸與鐵粉進行反應生成第一生成物，第一生成物為不定型磷酸鐵，具有化學式a-FePO4‧xH2O，x>0；(b)提供鋰鹽混合物，其中鋰鹽混合物包含氫氧化鋰與碳酸鋰，鋰鹽混合物的總和鋰含量中由氫氧化鋰提供的第一鋰含量大於或等於由碳酸鋰提供的第二鋰含量；(c)研磨混合第一生成物、碳源以及鋰鹽混合物；(d)預熱處理第一生成物、碳源以及鋰鹽混合物，使第一生成物與鋰鹽混合物生成前驅體，其中前驅體具化學式為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4；以及(e)煅燒前驅體和碳源，以生成磷酸鋰鐵正極材料。
於一實施例中，由氫氧化鋰提供的第一鋰含量相對鋰鹽混合物的總和鋰含量具有第一莫耳分率，第一莫耳分率範圍介於0.5至0.7。
於一實施例中，由碳酸鋰提供的第二鋰含量相對鋰鹽混合物的總和鋰含量具有第二莫耳分率，第二莫耳分率範圍介於0.3至0.5。
於一實施例中，第一生成物、碳源以及鋰鹽混合物於步驟(c)中的pH值小於或等於9。
於一實施例中，第一生成物、碳源以及鋰鹽混合物於步驟(c)中的pH值介於7.5至9。
於一實施例中，磷酸鋰鐵正極材料為含碳包覆之納米金屬氧化物共晶體化磷酸鐵鋰化合物((LFP Nano Cocrystalline Olivine,LFP-NCO)。
於一實施例中，步驟(a)包括步驟：(a1)在第一溫度環境中，通過去離子水溶解第一定量的磷酸，以形成第一磷酸溶液；(a2)在第二溫度環境中，使第一磷酸溶液與鐵粉進行反應，並在達到第二溫度後，降溫至一第三溫度並保持一第一時間；以及(a3)降溫至第四溫度，並加入具有第二定量磷酸的第二磷酸溶液，並使第一磷酸溶液、第二磷酸溶液與鐵粉持續反應一第二時間，以生成第一生成物。
於一實施例中，第一定量及該第二定量的重量比例為3比1。
於一實施例中，第一溫度為攝氏35度至45度，第二溫度為攝氏60度以下，第三溫度為攝氏50度以下，以及第四溫度為攝氏30度以下。
於一實施例中，第一時間為至少3小時以及第二時間為至少18小時。
於一實施例中，步驟(c)包括：(c1)對第一生成物以及鋰鹽混合物的混合溶液，以第一轉速執行研磨作業；(c2)在研磨動作進行第三時間後，加入碳源，並持續進行研磨作業；以及(c3)通過研磨動作業使混合溶液中平均粒子直徑小於第一長度時，對混合溶液執行噴霧乾燥作業。
於一實施例中，噴霧乾燥作業的入口溫度為攝氏210度，出口溫度為攝氏95度，且轉盤轉速界於300赫茲至400赫茲之間。
如請求項11所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一轉速為每分鐘450轉至650轉，該第三時間為至少5分鐘，該第一長度為1微米。
為達成上述目的，本案的另一實施方式提供一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，包括步驟：(a)提供磷酸及鐵粉，其中磷酸與鐵粉進行反應生成一第一生成物，第一生成物為不定型磷酸鐵，具有化學式a-FePO4．xH2O，x>0；(b)提供鋰鹽混合物，其中鋰鹽混合物包含氫氧化鋰與碳酸鋰，鋰鹽混合物的總和鋰含量中由氫氧化鋰提供的第一鋰含量大於或等於由碳酸鋰提供的第二鋰含量；(c)研磨混合第一生成物以及鋰鹽混合物；(d)預熱處理該第一生成物以及該鋰鹽混合物，使第一生成物與鋰鹽混合物以生成前驅體，其中前驅體具化學式為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4；以及(e)煅燒前驅體，以生成磷酸鋰鐵正極材料。
於一實施例中，步驟(c)包括：(c1)對第一生成物以及鋰鹽混合物的混合溶液，以第一轉速執行研磨作業；(c2)在研磨動作進行第三時間後，加入碳源，並持續進行研磨作業；以及(c3)通過研磨動作業使混合溶液中平均粒子直徑小於一第一長度時，對混合溶液執行噴霧乾燥作業。
於一實施例中，噴霧乾燥作業的入口溫度為攝氏210度，出口溫度為攝氏95度，且轉盤轉速界於300赫茲至400赫茲之間。
於一實施例中，第一轉速為每分鐘450轉至650轉，第三時間為至少5分鐘，第一長度為1微米。
於一實施例中，混合溶液的pH值介於7.5至9。
於一實施例中，鋰鹽混合物的總和鋰含量中由碳酸鋰提供的第二鋰含量相對由氫氧化鋰提供的第一鋰含量具有一莫耳數比值，範圍介於3/7至1。
S100、S101、S102、S103、S200、S300、S301、S302、S303、S400、S500、S501、S502、S503、S504:步驟
第1圖係揭示本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法流程圖。
第2圖係揭示本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的一細部流程圖。
第3圖係揭示本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的另一細部流程圖。
第4圖係揭示本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的又一細部流程圖。
第5圖係揭示本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法中前驅體的XRD分析圖。
第6圖係揭示本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法所得成品的XRD分析圖。
體現本案特微與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。例如，若是本揭露以下的內容叙述了將一第一特微設置於一第二特微之上或上方，即表示其包含了所設置的上述第一特微與上述第二特微是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特微設置於上述第一特微與上述第二特微之間，而使上述第一特微與上述第二特微可能未直接接觸的實施例。另外，本揭露中不同實施例可能使用重複的參考符號及/或標記。這些重複系為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。再者，為了方便描述圖式中一組件或特微部件與另一(複數)組件或(複數)特微部件的關係，可使用空間相關用語，例如“內”、“外”、“高”、“低”及類似的用語等。除了圖式所繪示的方位之外，空間相關用語用以涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。所述裝置也可被另外定位(例如，旋轉90度或者位於其他方位)，並對應地解讀所使用的空間相關用語的描述。此外，當將一組件稱為“連接到”或“耦合到”另一組件時，其可直接連接至或耦合至另一組件，或者可存在介入組件。儘管本揭露的廣義範圍的數值範圍及參數為近似值，但盡可能精確地在具體實例中陳述數值。另外，可理
解的是，雖然「第一」、「第二」、「第三」等用詞可被用於申請專利範圍中以描述不同的組件，但這些組件並不應被這些用語所限制，在實施例中相應描述的這些組件是以不同的組件符號來表示。這些用語是為了分別不同組件。例如：第一組件可被稱為第二組件，相似地，第二組件也可被稱為第一組件而不會脫離實施例的範圍。如此所使用的用語「及/或」包含了一或多個相關列出的項目的任何或全部組合。除在操作/工作實例中以外，或除非明確規定，否則本文中所揭露的所有數值範圍、量、值及百分比(例如角度、時間持續、溫度、操作條件、量比及其類似者的那些百分比等)應被理解為在所有實施例中由用語”大約”或”實質上”來修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附申請專利範圍中陳述的數值參數為可視需要變化的近似值。例如，每一數值參數應至少根據所述的有效數字的數字且借由應用普通捨入原則來解釋。範圍可在本文中表達為從一個端點到另一端點或在兩個端點之間。本文中所揭露的所有範圍包括端點，除非另有規定。
請參閱第1圖，其為本案優選實施例的電池複合材料的製備方法流程圖。如第1圖所示，本案電池複合材料的製備方法包括如下步驟：首先，如步驟S100所示，提供磷酸、鐵粉及碳源(醣類、有機化合物、聚合物或高分子材料)。其中，磷酸的化學式為H3PO4，且鐵粉的化學式為Fe。在一些實施例中，醣類可為例如但不限於果糖、蔗糖、乳糖、半乳糖等，高分子材料可為例如但不限於聚乙烯吡咯烷酮(PVP，化學式為(C6H9NO)n)。其中磷酸與鐵粉進行反應，以生成第一生成物，在此實施例中，該第一生成物為不定型磷酸鐵，化學式為a-FePO4‧xH2O，其中x大於0。
再者，如步驟S200，提供一鋰鹽混合物，其中鋰鹽混合物包含碳酸鋰(化學式為Li2CO3)、氫氧化鋰(化學式為LiOH)。值得注意的是，鋰鹽混合物中碳酸鋰與氫氧化鋰具有一定比例範圍。於本實施例中，由氫氧化鋰提供的第一鋰含量相對鋰鹽混合物的總和鋰含量具有第一莫耳分率，第一莫耳分率範圍介於0.5至0.7。由碳酸鋰提供的第二鋰含量相對該鋰鹽混合物的總和鋰含量具有第二莫耳分率，第二莫耳分率範圍介於0.3至0.5。換言之，磷酸鋰鐵正極材料中的鋰源非完全由氫氧化鋰所提供，鋰鹽混合物總和鋰含量中的碳酸鋰的第二鋰含量相對氫氧化鋰的第一鋰含量的莫耳數比值範圍介於3/7至1。通過碳酸鋰取代部分氫氧化鋰，除了可於後續製程中降低製造工序pH值敏感性、避免原料粘滯及管路堵塞以及穩定控制製造工序溫度外，亦有助於節省原料成本。
然後，如步驟S300所示，研磨第一生成物以及鋰鹽混合物，並於研磨過程中加入碳源。接著，如步驟S400，預熱處理前述研磨混合後第一生成物與鋰鹽混合物以生成前驅體，其中前驅體具化學式為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4。
最後，如步驟S500所示，煅燒前驅體和碳源進行反應，以生成磷酸鋰鐵正極材料LiFePO4。於其他實施例中步驟S300中還可加入金屬氧化物，如V2O5、MgO等，則可得含有金屬氧化物的LiFePO4材料，該含有金屬氧化物的LiFePO4材料可稱之為“納米金屬氧化物共晶體化磷酸鐵鋰化合物(LFP-NCO)”。當然，本案並不以此為限。
由上可知，本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，通過磷酸與鐵粉反應生成的第一生成物，可確保磷酸與鐵粉充分反應，並達到有效降低原料的浪費並全面提升產品質量的功效。再者，投入一定比例範圍之鋰鹽混合物包含有氫氧化鋰與碳酸鋰，與第一生成物研磨混合，除了可達到降低製造工序pH值敏感
性、避免原料粘滯及管路堵塞以及穩定控制製造工序溫度，進而降低製造工序及生產綫的操作難度等功效外，更有助於節省原料成本。
請參閱第2圖並配合第1圖，其中，第2圖為本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的一細部流程圖。如第1圖和第2圖所示，案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的步驟S100的細部流程包括如下步驟：如步驟S101所示，在第一溫度環境中，例如預熱至攝氏35度至45度的環境中，通過去離子水溶解第一定量的磷酸，以形成第一磷酸溶液，且以預熱至攝氏42度的環境為優選，但不以此為限。接著，如步驟S102所示，在第二溫度環境中，使第一磷酸溶液與鐵粉進行反應，並在達到第二溫度後，降溫至第三溫度並保持一第一時間。根據本案的構想，還可以其它於混合後在溶液中釋放磷酸根離子的化合物與鐵粉進行反應，但不以此為限。其中，第二溫度可為攝氏60度以下並以攝氏60度為優選，且第三溫度可為攝氏50度以下並以攝氏50度為優選。至於第一時間，則為至少3小時的時間，並以3小時為優選。
換言之，步驟S102的優選實施例為：在攝氏60度的環境中，使第一磷酸溶液與鐵粉進行反應，並於達到攝氏60度後，降溫至攝氏50度並保持3小時，但不以此為限。而後，如步驟S103所示，降溫至第四溫度，並加入具有第二定量磷酸的第二磷酸溶液，並使第一磷酸溶液、第二磷酸溶液與鐵粉持續反應一第二時間，以生成第一生成物。
在本實施例中，該第一生成物為磷酸鐵的無定形體，化學式為a-FePO4．xH2O(x>0)，第四溫度為攝氏30度以下，優選為攝氏30度，第二時間為至少18小時，優選為18小時，且第一定量與第二定量的重量比例為3比1，即第一定量為75%，第二定量為25%，通過磷酸、去離子水與鐵粉的二次反應，
可使磷酸溶液與鐵粉充分反應，以達到有效降低原料的浪費並全面提升產品質量的功效。
在前述反應滿18小時後，進行本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的步驟S300，以下將說明其細部流程。請參閱第3圖，其為本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的另一細部流程圖。首先，如第3圖的步驟S301所示，對第一生成物以第一轉速進行研磨動作，該第一轉速為每分鐘450轉至650轉(450-650rpm)，且以每分鐘550轉(550rpm)為優選。
其次，如步驟S302所示，在研磨動作進行中加入碳源以及一定比例範圍內之鋰鹽混合物，優選為進行一第三時間，例如至少5分鐘後，加入碳源和鋰鹽混合物，該碳源如高分子材料PVP，以生成前驅體溶液，同時持續進行研磨動作，直到如步驟S303所示，前驅體溶液中平均粒子直徑(即平均粒度D50)研磨至小於第一長度時，例如但不限於小於1微米(1μm)時，對前驅體溶液進行噴霧乾燥動作以及預熱處理動作，以得到乾燥的前驅體，該前驅體的化學式為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4。
其中，噴霧乾燥動作的實現是通過一轉盤式噴霧乾燥機，其入口溫度為攝氏210度，出口溫度為攝氏95度，且轉盤轉速為300~400赫茲，但不以此為限。
至此，本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法所述的前驅體已製備完成，以下將說明後續步驟S500的細部流程。請參閱第4圖，其為本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法的又一細部流程圖。如第4圖所示，步驟S501研磨混合第一生成物、鋰鹽混合物和碳源形成一前驅體溶液。緊接著，如步驟S502所示，加入分
散劑並進行噴霧造粒動作。然後，如步驟S503所示，進行高溫煅燒動作。最後，則如步驟S504所示，生成本案要製備的磷酸鋰鐵正極材料，化學式為LiFePO4。
以下，通過一個示範性實施例輔助說明本案磷酸鋰鐵正極材料的的製備方法。
於示範例1中，首先，提供518.6克的磷酸(純度85%以上)、去離子水以及253克的鐵粉(純度99%以上)，並進行一次反應生成第一生成物。投入鋰鹽混合物，其中鋰鹽混合物包含95.33克的氫氧化鋰(濃度50wt.%)以及83.78克的碳酸鋰。即鋰鹽混合物中的碳酸鋰的鋰含量相對氫氧化鋰的鋰含量的莫耳數比為1：1，各提供50%的鋰源。藉此，攪拌共反應20小時後，pH值可控制於7.9，再加入分散劑並使用臥式砂磨機進行研磨(轉速450~650rpm)一小時，研磨過程中還可加入碳源(醣類、有機化合物、聚合物或高分子材料，高分子材料如PVP)，以得到含Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4的前驅體溶液。將此前驅體溶液進行噴霧乾燥。再將噴霧乾燥後的成品置於陶瓷匣鉢中，預熱處理後得到的前驅體，經X射綫衍射(X-ray Diffraction,XRD)分析結果如第5圖所示，對照標準衍射圖譜(JCPDS Card)後，確認其結構為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4。
爾後，噴霧乾燥後的前驅體於惰性氣體經550℃持溫4小時及700℃持溫4小時後，即可得到本案磷酸鋰鐵正極材料。煅燒後得到的化合物，經X射綫衍射分析結果如第6圖所示，確認其結構為磷酸鐵鋰LiFePO4。且所得磷酸鐵鋰正極材料之粉體平均粒徑為14.00μm，比表面積19.88m2/g，而其電性分析結果如表1所示。
於示範例2中，同樣提供518.6克的磷酸(純度85%以上)、去離子水以及253克的鐵粉(純度99%以上)，並進行一次反應生成第一生成物。示範例2投入的鋰鹽混合物不同於示範例1者，包含114.4克的氫氧化鋰(濃度50wt.%)以及67.02克的碳酸鋰。即鋰鹽混合物中的碳酸鋰的鋰含量相對氫氧化鋰的鋰含量的莫耳數比為2：3，碳酸鋰和氫氧化鋰分別提供40%和60%的鋰源。藉此，攪拌共反應20小時後，pH值可控制於8.2。加入分散劑並使用臥式砂磨機進行研磨(轉速450~650rpm)一小時，研磨過程中還可加入碳源，以得到Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4的前驅體溶液。爾後，噴霧乾燥後的前驅體於惰性氣體經550℃持溫4小時及700℃持溫4小時後，即可得到本案磷酸鋰鐵正極材料LiFePO4。所得磷酸鋰鐵正極材料之粉體平均粒徑為17.96μm，比表面積20.63m2/g，而其電性分析結果如表2所示。
於示範例2中，同樣提供518.6克的磷酸(純度85%以上)、去離子水以及253克的鐵粉(純度99%以上)，並進行一次反應生成第一生成物。示範例3投
入的鋰鹽混合物不同於示範例1者，包含133.47克的氫氧化鋰(濃度50wt.%)以及50.27克的碳酸鋰。即鋰鹽混合物中的碳酸鋰的鋰含量相對氫氧化鋰的鋰含量的莫耳數比為3：7，碳酸鋰和氫氧化鋰分別提供30%和70%的鋰源。藉此，攪拌共反應20小時後，pH值可控制於8.4。加入分散劑並使用臥式砂磨機進行研磨(轉速450~650rpm)一小時，研磨過程中還可加入碳源，以得到Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4的前驅體溶液。爾後，噴霧乾燥後的前驅體於惰性氣體經550℃持溫4小時及700℃持溫4小時後，即可得到本案磷酸鋰鐵正極材料LiFePO4。所得磷酸鋰鐵正極材料之粉體平均粒徑為13.00μm，比表面積18.87m2/g，而其電性分析結果如表3所示。
由示範例1至示範例3所得磷酸鋰鐵正極材料的電性分析結果可知，本案藉由前驅體Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4的形成機制所製備的磷酸鋰鐵正極材料，其比表面積範圍介於18m2/g至21m2/g，0.1C充放電容量更大於150mAh/g，具有優良的物性及電性。當然，本案磷酸鋰鐵正極材料的製備方法可通過前述諸多製程參數的調整，生成所需產品規格的磷酸鋰鐵正極材料。當然，本案不以此為限。
綜上所述，本案提供一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法。藉由前驅體Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4的形成機制製備磷酸鋰鐵正極材料，可解决現有電池的製備中存在的所需原料及時間成本較高，且酸鹹中和反應造成製造工序pH值敏感、管路堵塞及溫度控制不易，以及多次原料移槽導致污染等缺點。其中通過不定型磷酸體與鋰鹽混合物反應產生的前驅體來製備電池複合材料，可大幅縮短研磨所需時間，進而降低單位時間及金錢成本。同時，還可達到降低製造工序pH值敏感性、避免原料粘滯及管路堵塞以及穩定控制製造工序溫度，進而降低製造工序及生產綫的操作難度。另外，磷酸與鐵粉反應生成的第一生成物為不定型磷酸鐵，可確保磷酸與鐵粉充分反應，並達到有效降低原料的浪費並全面提升產品質量的功效。再者，投入一定比例範圍之鋰鹽混合物與第一生成物研磨混合，可使混合溶液的pH值穩定地控制於7.5至9之間，有助於降低製造工序pH值敏感性、避免原料粘滯及管路堵塞以及穩定控制製造工序溫度，進而降低製造工序及生產綫的操作難度。再者，一定比例範圍之鋰鹽混合物包含有氫氧化鋰與碳酸鋰。其中磷酸鋰鐵正極材料中的鋰源非完全由氫氧化鋰所提供，而是部分由碳酸鋰所提供，除了有助於pH值控制外，更有助於節省原料成本。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
S100、S200、S300、S400、S500:步驟
Claims (18)
- 一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，包括步驟：(a)提供一磷酸、一鐵粉及一碳源，其中該磷酸與該鐵粉進行反應生成一第一生成物，該第一生成物為不定型磷酸鐵，具有化學式a-FePO4‧xH2O，x>0；(b)提供一鋰鹽混合物，其中該鋰鹽混合物包含一氫氧化鋰與一碳酸鋰，其中該鋰鹽混合物的總和鋰含量中由該碳酸鋰提供的第二鋰含量相對由該氫氧化鋰所提供的第一鋰含量具有一莫耳數比值，範圍介於3/7至1；(c)研磨混合該第一生成物、該碳源以及該鋰鹽混合物；(d)預熱處理該第一生成物、該碳源以及該鋰鹽混合物，使該第一生成物與該鋰鹽混合物生成一前驅體，其中該前驅體具化學式為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4；以及(e)煅燒該前驅體和該碳源，以生成該磷酸鋰鐵正極材料。
- 如請求項1所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中由該氫氧化鋰提供的第一鋰含量相對該鋰鹽混合物的總和鋰含量具有一第一莫耳分率，該第一莫耳分率範圍介於0.5至0.7。
- 如請求項1所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中由該碳酸鋰提供的第二鋰含量相對該鋰鹽混合物的總和鋰含量具有一第二莫耳分率，該第二莫耳分率範圍介於0.3至0.5。
- 如請求項1所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一生成物、該碳源以及該鋰鹽混合物於該步驟(c)中的pH值小於或等於9。
- 如請求項1所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一生成物、該碳源以及該鋰鹽混合物於該步驟(c)中的pH值介於7.5至9。
- 如請求項1所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該磷酸鋰鐵正極材料為一含碳包覆之納米金屬氧化物共晶體化磷酸鐵鋰化合物。
- 如請求項1所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該步驟(a)包括步驟：(a1)在一第一溫度環境中，通過一去離子水溶解第一定量的該磷酸，以形成一第一磷酸溶液；(a2)在一第二溫度環境中，使該第一磷酸溶液與該鐵粉進行反應，並在達到該第二溫度後，降溫至一第三溫度並保持一第一時間；以及(a3)降溫至一第四溫度，並加入具有第二定量該磷酸的一第二磷酸溶液，並使該第一磷酸溶液、該第二磷酸溶液與該鐵粉持續反應一第二時間，以生成該第一生成物。
- 如請求項7所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一定量及該第二定量的重量比例為3比1。
- 如請求項7所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一溫度為攝氏35度至45度，該第二溫度為攝氏60度以下，該第三溫度為攝氏50度以下，以及該第四溫度為攝氏30度以下。
- 如請求項7所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一時間為至少3小時以及該第二時間為至少18小時。
- 如請求項1所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該步驟(c)包括：(c1)對該第一生成物以及該鋰鹽混合物的一混合溶液，以一第一轉速執行一研磨作業；(c2)在該研磨動作進行一第三時間後，加入該碳源，並持續進行該研磨作業；以及 (c3)通過該研磨動作業使該混合溶液中平均粒子直徑小於一第一長度時，對該混合溶液執行一噴霧乾燥作業。
- 如請求項11所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該噴霧乾燥作業的入口溫度為攝氏210度，出口溫度為攝氏95度，且轉盤轉速界於300赫茲至400赫茲之間。
- 如請求項11所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一轉速為每分鐘450轉至650轉，該第三時間為至少5分鐘，該第一長度為1微米。
- 一種磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，包括步驟：(a)提供一磷酸及一鐵粉，其中該磷酸與該鐵粉進行反應生成一第一生成物，該第一生成物為不定型磷酸鐵，具有化學式a-FePO4‧xH2O，x>0；(b)提供一鋰鹽混合物，其中該鋰鹽混合物包含一氫氧化鋰與一碳酸鋰，其中該鋰鹽混合物的總和鋰含量中由該碳酸鋰提供的第二鋰含量相對由該氫氧化鋰所提供的第一鋰含量具有一莫耳數比值，範圍介於3/7至1；(c)研磨混合該第一生成物以及該鋰鹽混合物；(d)預熱處理該第一生成物以及該鋰鹽混合物，使該第一生成物與該鋰鹽混合物生成一前驅體，其中該前驅體具化學式為Fe3(PO4)2‧8H2O+Li3PO4；以及(e)煅燒該前驅體，以生成該磷酸鋰鐵正極材料。
- 如請求項14所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該步驟(c)包括：(c1)對該第一生成物以及該鋰鹽混合物的一混合溶液，以一第一轉速執行一研磨作業；(c2)在該研磨動作進行一第三時間後，加入一碳源，並持續進行該研磨作業；以及 (c3)通過該研磨動作業使該混合溶液中平均粒子直徑小於一第一長度時，對該混合溶液執行一噴霧乾燥作業。
- 如請求項15所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該噴霧乾燥作業的入口溫度為攝氏210度，出口溫度為攝氏95度，且轉盤轉速界於300赫茲至400赫茲之間。
- 如請求項15所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該第一轉速為每分鐘450轉至650轉，該第三時間為至少5分鐘，該第一長度為1微米。
- 請求項15所述的磷酸鋰鐵正極材料的製備方法，其中該混合溶液的pH值介於7.5至9。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103765641A (zh) * | 2011-08-29 | 2014-04-30 | 株式会社半导体能源研究所 | 锂离子电池用正极活性物质的制造方法 |
| TW201737537A (zh) * | 2016-04-01 | 2017-10-16 | 創奕能源科技股份有限公司 | 高功率鋰電池正極材料之製備方法及鋰電池 |
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| CN114864896A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-05 | 兰州兰石中科纳米科技有限公司 | 一种原位碳包覆纳米磷酸铁锂正极材料及其制备方法 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN103765641A (zh) * | 2011-08-29 | 2014-04-30 | 株式会社半导体能源研究所 | 锂离子电池用正极活性物质的制造方法 |
| TW201737537A (zh) * | 2016-04-01 | 2017-10-16 | 創奕能源科技股份有限公司 | 高功率鋰電池正極材料之製備方法及鋰電池 |
| CN113113583A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-13 | 沈阳国科金能科技有限公司 | 一种纳米化碳包覆复合磷酸铁锂低温正极材料的制备方法 |
| CN114864896A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-05 | 兰州兰石中科纳米科技有限公司 | 一种原位碳包覆纳米磷酸铁锂正极材料及其制备方法 |
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