[发明专利]磷酸亚铁锂合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料制备方法，特别是一种磷酸亚铁锂材料的合成方法。

背景技术

锂离子电池产业的飞速发展对正极材料的要求也越来越高，在众多锂离子电池的正极材料中，磷酸亚铁锂具有制造成本低廉，安全性能好，循环性能好，对环境友好等诸多优点。但是磷酸亚铁锂合成困难，一般固相法合成磷酸亚铁锂通常是将碳酸锂(或其它锂源)和草酸亚铁(或其它铁源)、磷酸二氢铵(或其它磷源)通过混料机混合均匀后，在Ar气(或N₂气)的保护下，于400-800℃煅烧数十小时而得。这些原材料往往包含较多的其它元素(非Li、Fe、P、O元素)，故在煅烧过程中会排放出很多的气体，这些气体不但对环境造成污染，而且会降低产品磷酸亚铁锂的振实密度，影响其性能。其它合成方法，如液相共沉淀法等通常也存在类似的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足之处，提供一种合成方法简单、有利于环保，所得产品纯度高、振实密度大、电化学性能优良的磷酸亚铁锂合成方法。

本发明的技术方案是：选用金属锂粉和无水磷酸铁为原料，两者用料摩尔比为(0.98～1.02)∶1；将真空干燥后的磷酸铁在充满干燥氩气的手套箱中与金属锂粉混合均匀，装入密闭不锈钢容器中；将不锈钢容器在加热炉中加热至215℃～675℃，保温14～2000min，停止加热，随炉冷却至≤60℃时，取出研磨，过300目筛，即得磷酸亚铁锂。

本发明只需两种原料，在密闭容器中，较低温度下即可合成出所期望的产品，合成方法简单，几乎不产生污染，对环保有利。由该方法制得的产品经X射线粉未衍射光谱检验，其谱图与磷酸亚铁锂标准XRD谱图一致，无明显杂质峰存在，产品纯度高，振实密度大，组装成电池后测试表明电化学性能优良。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实例1

在充满干燥氩气的手套箱中，称取6.82g  99.9％的锂粉(0.983mol)和真空干燥后150.82g 99.99％的无水磷酸铁(1mol)，将两种原料装入不锈钢振动混料器中混合均匀，转入不锈钢密闭管式容器中。从手套箱中取出管式容器，置于马弗炉中，215℃恒温14min，随炉冷却到60℃，取出其中的黑色粉末固体，研磨并过300目筛，即得到磷酸亚铁锂材料。该样品经X射线粉末衍射光谱检验，与磷酸亚铁锂标准XRD谱图一致，无明显杂质峰存在。

取1g该材料，与1.1764g 10％PTFE乳胶以及0.0588g导电炭黑一起混合均匀，涂布在铝箔上制得正极极片，以锂片为负极，LiFPO₄/EC+DMC作电解液，聚丙烯微孔膜为隔膜组装模拟电池，测试材料的初始放电容量为86.7mAh/g，循环20次，容量上升为87.2mAh/g。

实例2

在充满干燥氩气的手套箱中，称取7.06g  99.9％的锂粉(1.017mol)和真空干燥后的150.82g 99.99％的无水磷酸铁(1.0mol)，将两种原料装入不锈钢振动混料器中混合均匀，转入不锈钢密闭管式容器中。从手套箱中取出管式容器，置于马弗炉中，480℃恒温600min，随炉冷却到55℃，取出其中的黑色粉末固体，研磨过300目筛，即得到磷酸亚铁锂材料。该样品经X射线粉末衍射光谱检验，与磷酸亚铁锂标准XRD谱图一致，无明显杂质峰存在。

同例1方法组装模拟电池，测试材料的初始放电容量为110.7mAh/g，循环20次，容量上升为111.8mAh/g。

实例3

在充满干燥氩气的手套箱中，称取6.94g  99.9％的锂粉(1mol)和真空干燥后的150.82g  99.99％的无水磷酸铁(1.0mol)，将两种原料装入不锈钢振动混料器中混合均匀，转入不锈钢密闭管式容器中。从手套箱中取出管式容器，置于马弗炉中，675℃恒温2000min，随炉冷却到56℃，取出其中的黑色粉末固体，研磨过300目筛，即得到磷酸亚铁锂材料。该样品经X射线粉末衍射光谱检验，与磷酸亚铁锂标准XRD谱图一致，无明显杂质峰存在。

同例1方法组装模拟电池，测试材料的初始放电容量为136.0mAh/g，循环20次，容量上升为139.5mAh/g。