[发明专利]两步共沉淀制备微-纳多孔结构磷酸铁前驱体与磷酸铁锂正极材料的方法

权利要求书

1.一种两步共沉淀制备微-纳多孔结构磷酸铁前驱体与磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤包括：第一反应器内连续快速制备纳米级磷酸铁一次颗粒前驱体；纳米级磷酸铁一次颗粒前驱体在第二反应器内聚合组装生成微-纳多孔结构的微米级磷酸铁二次颗粒；具有微-纳结构的微米级磷酸铁二次颗粒混锂和煅烧制备磷酸铁锂正极材料；

所述的第一反应器内连续快速制备纳米级磷酸铁一次颗粒前驱体，具体步骤包括：

（1.1）称取磷酸盐和三价铁盐溶于去离子水，分别配置成0.1 mol/L~3 mol/L的磷酸盐溶液和0.1 mol/L~3 mol/L的三价铁盐溶液；将氨的质量百分浓度为25-28%的浓氨水稀释配置成0.1 mol/L~3 mol/L的稀氨水；

（1.2）采用蠕动泵或计量泵将含磷酸盐溶液和三价铁盐溶液注入到第一反应器中，确保磷酸根与铁离子的摩尔比为0.98~1.02：1；

（1.3）磷酸根离子与三价铁离子在第一反应器内快速混合和反应，并爆发成核，生成纳米级磷酸铁锂一次颗粒；

所述的生成微-纳多孔结构的微米级磷酸铁二次颗粒，具体制备步骤包括：

（2.1）将含有步骤（1.3）所制的纳米级磷酸铁锂一次颗粒的母液置于第二反应器，在搅拌速度为200-1500 rpm的条件下继续反应1~60小时；

（2.2）在此过程中，蠕动泵以一定流速往反应釜中通入磷酸盐溶液和三价铁盐溶液，并缓慢加入稀氨水把pH值调控在1.5~2.2范围；第二反应器内的温度控制在50-70 ℃；随着反应的进行，反应液中有大量淡黄色沉淀生成；

所述的微-纳结构的微米级磷酸铁二次颗粒混锂和煅烧制备磷酸铁锂正极材料，具体步骤包括：

（3.1）将前述步骤（2.2）所制得的淡黄色沉淀用去离子洗涤数次，并置于80-120℃ 的干燥箱中烘干，经研磨粉碎获得具有微-纳多孔结构的磷酸铁前驱体粉体；

（3.2）将磷酸铁前驱体粉体与锂源化合物以1：0.98-1.08的摩尔比例混合，并在球磨机中以200-800rpm的转速球磨0.5-8小时，得到混合均匀的磷酸铁与锂源化合物混合物；

（4.1）将前述步骤（3.2）制备的磷酸铁与锂源化合物混合物与碳原化合物以磷酸铁：碳源化合物=1：0.1-0.2的摩尔比例均匀混合；在氮气或其它惰性气氛下，于650-750℃高温条件下煅烧3-20小时，制得到微-纳多孔结构的磷酸铁锂正极材料；

步骤(1.2)中所述的第一反应器为超声波强化撞击流反应器；步骤(2.1)中的第二反应器为搅拌釜反应器或泰勒反应器。

2.根据权利要求1所述的两步共沉淀制备微-纳多孔结构磷酸铁前驱体与磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤 (1.1)中所述的三价铁盐为硝酸铁或氯化铁；步骤(1.1)中所述的磷酸盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。

3.根据权利要求1所述的两步共沉淀制备微-纳多孔结构磷酸铁前驱体与磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤(2.2)的一定流速为4.34-21.7 ml/min。

4.根据权利要求1所述的两步共沉淀制备微-纳多孔结构磷酸铁前驱体与磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤(3.2)中锂源化合为氢氧化锂或碳酸锂。

5.根据权利要求1所述的两步共沉淀制备微-纳多孔结构磷酸铁前驱体与磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤(4.1)中的碳源化合物为淀粉、蔗糖或碳粉。