[发明专利]磷酸锂铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸锂铁的制备方法。

背景技术

近年来，随着家用电器中可移动化、无线化的迅速发展，作为便携式计算机、便携式电话、摄像机等小型电子机器的电源，锂离子二次电池得到实用化。

LiFePO₄的体积密度大，为3.6g/cm³，产生3.4V的高电位，理论容量也高达170mAh/g，并且，LiFePO₄在初始状态下每1个Fe原子含有1个能够在电化学上脱掺杂的Li，所以，作为取代钻酸锂的新的锂二次电池的正极活性物质的期望很大。

作为该LiFePO₄的制备方法，提出了以固相法得到的方法，但为了得到X射线衍射分析中单相的LiFePO₄，需要得到各原料精密混合的均匀混合物，难以在工业上得到品质稳定的物质。

另外，作为容易地得到各原料的均匀混合物的方法，提出了使用共沉淀法的各种方案。但是，在使用这些共沉淀法的方法中，Li、Fe和P的组成调整困难，并且，存在难以得到X射线衍射分析中单相的LiFePO₄的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种磷酸锂铁的制备方法，能够得到X射线衍射分析中单相的LiFePO₄，能够赋予钾二次电池以优异电池性能。

本发明人等基于上述实际情况反复进行深入研究，结果发现，在含有锂离子和磷酸根离子的溶液(C液)中一边添加含有2价铁离子的溶液(A液)，一边添加含有锂离子的溶液(B液)进行反应，从而含有锂、铁和磷的共沉淀体中的Li、Fe和P的组成调整变得容易，所以磷酸锂铁中的Li、Fe和P的组成调整变得容易，并且，能够以高收率得到共沉淀体。另外，通过在不活泼性气体氛围中烧制如此得到的共沉淀体和导电性碳材料的混合物，能够得到从X射线衍射分析看为LiFePO₄单相的磷酸锂铁。并且发现将如此得到的磷酸锂铁作为正极活性物质的锂二次电池具有优异的电池性能。

即，本发明提供了一种磷酸锂铁的制备方法，包括：第一工序，一边在含有锂离子和磷酸根离子的溶液(C液)中添加含有2价铁离子的溶液(A液)，一边在该C液中添加含有锂离子的溶液(B液)，得到含有锂、铁和磷的共沉淀体；第二工序，混合该共沉淀体和导电性碳材料，得到烧制原料混合物；和第三工序，在不活泼性气体氛围中，对该烧制原料混合物进行烧制，得到磷酸锂铁。

根据本发明，能够提供一种磷酸锂铁的制备方法，因为共沉淀体中的Li、Fe和P的组成调整变得容易，所以，能够以高收率得到Li、Fe和P的组成比接近1∶1∶1并且批次间差异少即品质稳定的含有锂、铁和磷的共沉淀体，磷酸锂铁中的锂铁磷类复合氧化物的Li、Fe和P的组成调整容易，能够得到X线衍射中单相的LiFePO₄，能够赋予锂二次电池以优异电池性能。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明的磷酸锂铁的制备方法，包括：第一工序，一边在含有锂离子和磷酸根离子的溶液(C液)中添加含有2价铁离子的溶液(A液)，一边在该C液中添加含有锂离子的溶液(B液)，得到含有锂、铁和磷的共沉淀体；第二工序，混合该共沉淀体和导电性碳材料，得到烧制原料混合物；和第三工序，在不活泼性气体氛围中，对该烧制原料混合物进行烧制，得到磷酸锂铁。

本发明的磷酸锂铁的制备方法的第一工序是在C液中添加A液、同时在C液中添加B液，进行反应，得到含有锂、铁和磷的共沉淀体(以下简称为“共沉淀体”)的工序。

第一工序的A液是含有2价铁离子的水溶液，通过使A液的2价铁源溶解在水中而调制。作为A液的2价铁源，只要是具有2价铁离子并溶于水的化合物即可，没有特别限制，例如，可以列举出硫酸亚铁、醋酸铁、草酸铁、氯化亚铁、硝酸亚铁等，其中，硫酸亚铁以价格低而优选。这些A液的2价铁源可以使用1种，也可以并用2种以上。

A液中的2价铁离子含量，换算为2价铁原子，优选为0.1-1.5摩尔/L，特别优选为0.5-1.0摩尔/L。通过使A液中的2价铁离子的含量处于上述范围内，在调制A液时，2价铁源向溶液的溶解速度不会变得过缓，所以，工业效率良好，并且能够减少废液。