[发明专利]一种水热法等摩尔制备磷酸铁锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料领域，特别是一种水热法等摩尔制备磷酸铁锂的方法。

背景技术

近年来，锂离子电池在新能源领域的应用引起了越来越多的关注，随之，作为锂离子电池的核心部分之一，正极材料已成为研究的热点。而磷酸铁锂材料具有来源广泛、成本低、毒性小、易回收、安全性能好、使用寿命长和比容量高等优点，是目前最热门且可靠的候选正极材料之一。

目前，在众多磷酸铁锂的制备方法及电化学性能改进中，固相法、溶胶-凝胶法、水热法以及碳包覆、金属离子掺杂等占有重要地位。例如：wang等（Electrochem Acta,2005,50,14）采用固相反应法制备了Fe位掺杂的正极材料LiFe_0.9Mg_0.1PO₄；Jin等（J Power Sources,2008,178）利用水热法合成LiFePO₄，以LiOH，FeSO₄，H₃PO₄为原料，摩尔比3:1:1，先将磷酸和硫酸亚铁混合，加入少量蒸馏水搅拌，再将氢氧化锂溶液加入到混合溶液中，搅拌然后转移至反应釜中，在干燥箱中180℃下加热5小时；该方法中锂源：铁源：磷源为3:1:1，溶液中锂源大量过量中和多余的阴离子，造成原料成本浪费，且金属铁离子容易与磷酸根反应发生团聚而沉淀在高压釜底部，与锂离子接触不充分，导致反应杂质含量高、成本昂贵，操作复杂。

因此，急需一种能够最大限度提高锂源利用率，降低终产品杂质的磷酸铁锂制备方法。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种水热法等摩尔制备磷酸铁锂的方法。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

（1）取磷酸铁稳定剂于去氧蒸馏水中溶解，搅拌下缓慢加入亚铁源，形成混合液A；

（2）按照Fe²⁺：Li⁺=1:1称取LiH₂PO₄，溶于去氧蒸馏水中，并搅拌，形成溶液B；

（3）将混合液A与溶液B混合并搅拌，加入高压反应釜中，用氨水调节pH=6~8；通入惰性气体，波浪式加热反应釜至160~200℃保温4~6h，自然冷却至室温，过滤、洗涤、真空干燥箱80℃干燥4h、粉碎、得正极材料LiFePO₄。

其中所述磷酸铁稳定剂为焦磷酸铵、两性离子聚丙烯酰胺、可溶性淀粉中的一种；亚铁源为FeSO₄·7H₂O或草酸亚铁；惰性气体为氮气、氦气中的一种或混合；波浪式加热方式为控制加热速度1℃/min，加热45min，停止加热，待温度下降15℃后同等加热速度继续加热45min，如此反复使温度呈波浪式上升至目标温度。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

1、使用焦磷酸铵与硫酸亚铁反应生成性质稳定的焦磷酸亚铁，焦磷酸亚铁在高温高热下水解释放亚铁离子，通过波浪式加热控制溶液温度进而影响水解速度，有效降低反应过程中磷酸亚铁锂颗粒的生长速度，起到细化磷酸亚铁锂颗粒的效果；

2、在溶液混合过程中，使用1mol/L氨水缓慢调节pH至6～8，避免混液过程出现Fe（OH）₂沉淀，FePO₄沉淀影响产物纯度，同时氨水可以平衡多余的磷酸根离子，维持溶液电荷平衡；