[发明专利]一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法

权利要求书

1.一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，通过乳液法制备磷酸铁锂前驱体，使磷酸亚铁锂前驱体在油包水乳液内的水相中反应生成，降低产物粒径，再经干燥包碳、烧结处理得到磷酸亚铁锂正极材料，具体步骤如下：

（1）将浓度为5-30wt%的三价铁盐水溶液加入反应釜中，搅拌下滴加浓度为5-30wt%碱的水溶液，得到红色的氢氧化铁沉淀，过滤并洗涤，直至以硝酸银溶液检测滤液中无氯离子存在为止；其中三价铁盐中的铁元素与碱的摩尔比为1：3~3.3；

（2）将步骤（1）所得到的氢氧化铁转移至另一反应釜中，加入去离子水、有机溶剂及乳化剂，搅拌至体系形成油包水型乳液状态，加入浓度为85wt%的磷酸，将体系升温至40-60℃，搅拌反应2-8小时；然后加入还原铁粉，继续搅拌反应12-24小时，生成磷酸氢亚铁中间体；其中去离子水加入量为步中（1）中生成的氢氧化铁计算质量的5-15倍，有机溶剂与去离子水的质量比为（1-3）：1；乳化剂加入量为氢氧化铁计算质量的 0.1-1%；

（3）将锂源分次缓慢加入步骤（2）反应液中，维持原温度继续搅拌反应2-8小时后将体系降至室温并沉降过夜，过滤，收集固体并于80℃真空干燥，得磷酸亚铁锂前驱体；滤液经分液后，所得有机溶剂循环利用；

（4）将上述磷酸亚铁前驱体置于混合反应器内，加入碳源有机物，抗氧化剂、去离子水，搅拌2-6小时至混合均匀，将所得混合物真空干燥，移入氮气保护的烧结炉，在600~800℃烧结3~10h，制备成磷酸铁锂正极材料；其中碳源有机物加入量为磷酸铁锂正极材料计算质量的2~25%，抗氧化剂加入量为磷酸铁锂正极材料计算质量的0.1-1%,去离子水加入量为磷酸铁锂材料计算质量的1-10倍。

2.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，上述反应体系中的总铁元素、磷元素、锂元素的摩尔比为1：1：1~1.15，三价铁盐中的铁元素和还原铁粉的摩尔比为2：1。

3.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，步骤（1）中所述三价铁盐为三氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，步骤（1）中所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或一种以上。

5.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，步骤（2）中所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚、三氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳、硝基苯、乙酸乙酯中的一种或一种以上。

6.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，步骤（2）中所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或一种以上。

7.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，步骤（3）中所述锂源为氢氧化锂或碳酸锂。

8.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，步骤（4）中所述碳源有机物为淀粉、蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂、聚乳酸、聚乙烯醇中的一种或一种以上。

9.根据权利要求1所述的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于，步骤（4）中所述抗氧化剂为柠檬酸、甲醛、抗坏血酸、草酸中的一种或一种以上。