[发明专利]锂金属磷酸盐的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂金属磷酸盐的制造方法，更详细而言，涉及将铁磷酸盐(FePO₄，以下称为FP)或金属掺杂的结晶铁磷酸盐(MFePO₄，以下称为MFP)用作前体来制造锂金属磷酸盐(LiMPO₄，以下称为LMP)的方法。

背景技术

锂金属磷酸盐(LMP)是期待作为锂二次电池的阳极活性物质来使用的物质。

作为这种LMP的制造方法，例如，有固相法和溶胶凝胶法。

上述固相法为将固相反应原料混合后进行热处理来制造LMP的方法，由于热处理温度高，并且为了制造均匀的纳米粒子，需要使用数百纳米以下的微粒的反应原料，因此存在对于反应原料的依赖度变高而使竞争力降低的问题。此外，在固相法的情况下，由于热处理本身也需要在还原气氛下进行，因此需要格外注意。此外，从材料特性上来讲，LMP导电率低，因此为了体现电池特性，需要在LMP粒子表面包覆导电性材料，但在固相法的情况下，存在难以进行这样的表面包覆的问题。

上述溶胶凝胶法(Sol-Gel)为将金属醇盐原料制成溶胶态后、通过缩合反应进行凝胶化、然后将其干燥和热处理来制造LMP的方法，由于使用的反应原料的价格高且是基于有机溶剂的反应，因此制造费用高。

由此，本发明人在研究能够解决上述问题的新合成方法时发现，在将通过施加超重力水平(high-gravity level)的剪切力而制造的结晶铁磷酸盐(FP)或金属掺杂的结晶铁磷酸盐(MFP)用作前体来合成锂金属磷酸盐的情况下，由于前体与产物的结构相似，与将无定形铁磷酸盐水合物用作前体时相比，能够在明显低的温度下合成结晶锂金属磷酸盐，并且能够在低的煅烧温度下抑制粒子的生长，因此能够减少工艺费用，从而完成了本发明。

发明内容

技术课题

本发明所要解决的课题是，提供一种锂金属磷酸盐(LMP)的制造方法，其能够在低的温度下合成结晶锂金属磷酸盐(LMP)，并且能够在低的煅烧温度下抑制粒子的生长，从而能够减少工艺费用。

解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明提供一种锂金属磷酸盐的制造方法，其包括：

将铁盐溶液和磷酸盐溶液在反应器中混合的步骤；

对上述混合步骤中的上述反应器内的混合溶液施加剪切力来形成含有纳米尺寸铁磷酸盐析出粒子的悬浊液的步骤；

从上述悬浊液获得铁磷酸盐粒子的步骤；及

将上述铁磷酸盐与锂原料混合后烧成的步骤。

上述铁磷酸盐可以是金属掺杂的铁磷酸盐。

上述掺杂的铁磷酸盐在使无定形铁磷酸盐结晶的同时将异种金属掺杂而成，其具有下式：

式I

MFePO₄

其中，M可以选自由Ni、Co、Mn、Cr、Zr、Nb、Cu、V、Ti、Zn、Al、Ga和Mg组成的组。

在上述式I中，[Fe]与[M]的摩尔比为1-x:x，其中，x优选为0.01至0.05的范围。

发明效果

就以根据本发明的结晶铁磷酸盐或金属掺杂的结晶铁磷酸盐为前体制造锂金属磷酸盐的方法而言，由于在比现有其他方法更低的温度下实现煅烧，因此具有减少工艺费用的效果。

此外，根据本发明的方法制得的锂金属磷酸盐与通过现有方法制造的锂金属磷酸盐相比，当将其用作锂二次电池用阳极活性物质时，能够使电池特性及其他物性变得优异。

附图说明

图1是关于在制造根据本发明的实施方式的锂铁磷酸盐时使用的无定形或结晶铁磷酸盐制造用反应器的示意图。

图2是利用XRD观察的根据本发明的实施方式制造的结晶铁(III)磷酸盐的衍射图案。

图3是利用SEM拍摄的根据本发明的实施方式制造的结晶铁(III)磷酸盐的图像。

图4是利用XRD观察的根据本发明的实施方式由结晶铁(III)磷酸盐制造的锂铁磷酸盐的衍射图案。

图5是利用SEM拍摄的根据本发明的实施方式由结晶铁(III)磷酸盐制造的锂铁磷酸盐的图像。

图6是利用XRD观察的根据本发明的实施方式制造的结晶铁(II)磷酸盐的衍射图案。

图7是利用SEM拍摄的根据本发明的实施方式制造的结晶铁(II)磷酸盐的图像。

图8是利用XRD观察的根据本发明的实施方式由结晶铁(II)磷酸盐制造的锂铁磷酸盐的衍射图案。