[发明专利]合成类球形多孔结构磷酸铁前驱体及磷酸铁锂正极材料的方法

权利要求书

1.一种合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：包括制备微米级磷酸铁前驱体颗粒；持续搅拌的同时，通过控制反应液pH和进料速率，在原有微米级磷酸铁前驱体颗粒上继续生长磷酸铁与氢氧化铁的混合物，再通过降低pH，将氢氧化铁溶解，生成类球形多孔结构磷酸铁前驱体；具有类球形多孔结构磷酸铁前驱体颗粒经碳包覆及混锂煅烧制备磷酸铁锂正极材料。

2.根据权利要求1所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：所述的制备微米级磷酸铁前驱体颗粒，具体的：

（1） 共沉淀法制备磷酸铁前驱体颗粒

（1.1）称取含磷酸根离子的化合物和三价铁盐分别溶于去离子水中，分别配置成0.1mol/L~3 mol/L含磷酸根离子的溶液和0.1mol/L~3 mol/L三价铁盐溶液；将25-28%的浓氨水稀释配置成0.1mol/L~3 mol/L的稀氨水；

（1.2）采用蠕动泵或计量泵将含磷酸根离子的溶液和三价铁盐溶液注入连续搅拌釜中，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连续搅拌釜中混合并反应生成磷酸铁前驱体颗粒。

3.根据权利要求2所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的连续搅拌釜为具有反应停留时间长，混合均匀性能的搅拌反应釜或泰勒反应器。

4.根据权利要求2所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的三价铁盐为硝酸铁，氯化铁中的一种或两种的混合。

5.根据权利要求2所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤(1)中含磷酸根离子的化合物为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵或磷酸中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：所述的生成类球形多孔结构磷酸铁前驱体，具体的：

（2） 控制溶液pH与调节进料速率合成类球形多孔结构磷酸铁前驱体

（2.1）降低含磷酸根离子的溶液的进料速率，同时将pH提高到2.0-2.2，在原搅拌速率的情况下持续搅拌数小时；在pH大于等于2时，氢氧化铁会开始在反应中生成，同时磷酸铁也在反应液中继续生成；部分沉淀会生长在之前已制备的磷酸铁颗粒上；

（2.2）停止入料，同时加入质量百分比浓度为5-15%的磷酸溶液，将反应液的pH降低到1.8以下，持续搅拌数小时；

（2.3）将步骤（2.2）所制得的产物洗涤并干燥，然后经研磨粉碎获得类球形多孔结构磷酸铁前驱体。

7.根据权利要求6所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：所述的步骤（2.1）降低含磷酸根离子的溶液的进料速率，具体的降低后的进料速率为原速率的5-95%。

8.根据权利要求1所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：所述的制备磷酸铁锂正极材料，具体的：

（3）球磨混合并高温烧结制备碳包覆磷酸铁锂

（3.1）在类球形多孔结构磷酸铁前驱体中加入锂源化合物和碳源化合物，得到的混合物进行球磨，球磨后的混合物置于氮气气氛中于600-800℃高温煅烧6-8小时，得到磷酸铁锂。

9.根据权利要求8所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤（3.1）中球磨转速控制在200-800 rpm，球磨2-6h，步骤（3.1）中混合物置于管式炉中进行高温煅烧。

10.根据权利要求6所述的合成磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于：步骤(3)中碳源化合物为淀粉、蔗糖或碳粉中的一种或几种，步骤(3)中锂源化合物为氢氧化锂或碳酸锂中的一种或几种。