[发明专利]一种碳掺杂高压实磷酸铁的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳掺杂高压实磷酸铁的制备方法。将EDTA二钠溶解于水，在30‑35℃配制成浓度为0.25‑0.3mol/L的溶液，将硝酸铁溶液加入到EDTA二钠溶液，然后加入酸碱调节剂至混合溶液的pH为1‑1.5,搅拌混合均匀，然后加入磷酸和磷酸二氢铵的混合溶液，加入时间为1‑2h,然后搅拌反应15‑30min,得到反应浆料；反应浆料再加入碱，调节溶液的pH，升温，然后搅拌反应，再降温，然后进行过滤、洗涤后烘干，得到烘干料；烘干料在氮气气氛下回转炉内煅烧，得到碳掺杂高压实磷酸铁。本发明制备方法简单，得到掺杂碳的磷酸铁，颗粒生长致密，孔隙率小，一次粒径大。

技术领域

本发明涉及一种碳掺杂高压实磷酸铁的制备方法，属于锂电池技术领域。

背景技术

锂电池随着新能源汽车的发展而逐渐发展，目前主流的锂电池分为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元电池。

2018年中国新能源汽车总产量123万辆，占全球总销量的60％，动力电池装机56Gwh，同比增长68％。2018年在车市整体下滑的背景下，新能源汽车在补贴的支持下仍然交出了完美的答卷。

目前主流厂商的磷酸铁锂价格已经下探至5.3万元/吨左右，相比于去年年初9-9.5万元/吨的价格已经同比下降超过61％。未来磷酸铁锂主流价格跌破5万，价格的下跌却带来了需求量的大幅度增加，与去年市场需求萎缩的态势不同，2019年开年，磷酸铁锂呈现出蓬勃的增长势头，2019年1月磷酸铁锂电池装机电量约1.40GWh，同比增长174％。

众所周知，影响磷酸铁锂应用的主要瓶颈在于能量密度偏低，主要原因在于：目前磷酸铁锂的主流工艺依然是碳包覆磷酸铁锂，但是此工艺存在以下问题：碳包覆磷酸铁锂颗粒，颗粒之间的导电性增加了，但是磷酸铁锂的单个颗粒的导电性没有明显改善；同时由于包覆的碳为絮状无定型的碳，这部分碳影响了磷酸铁锂的压实密度，因为如果磷酸铁锂的颗粒做的越大，虽然压实密度高，但是颗粒的尺寸太大导致锂离子的迁移距离远，容量差，为了保证容量，只能降低颗粒的尺寸，从而影响了磷酸铁锂的压实，容量和压实跟跷跷板一样，不能兼得。

所以，迫切需要碳掺杂的高压实的磷酸铁，需要磷酸铁生长致密，孔隙率小，一次粒径大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种碳掺杂高压实磷酸铁的制备方法，制备方法简单，得到掺杂碳的磷酸铁，颗粒生长致密，孔隙率小，一次粒径大。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种碳掺杂高压实磷酸铁的制备方法，其为以下步骤：

1)将EDTA二钠溶解于水，在30-35℃配制成浓度为0.25-0.3mol/L的溶液，将硝酸铁溶液加入到EDTA二钠溶液，然后加入酸碱调节剂至混合溶液的pH为1-1.5,搅拌混合均匀，然后加入磷酸和磷酸二氢铵的混合溶液，磷酸和磷酸二氢铵的摩尔比为1:0.05-0.5，加入时间为1-2h,然后搅拌反应15-30min,得到反应浆料；

2)将步骤(1)得到反应浆料再加入碱，调节溶液的pH为2.2-3，升温至温度为90-95℃，然后搅拌反应15-30min，再降温至物料温度为50-60℃，然后进行过滤、洗涤后烘干，得到烘干料；

3)将烘干料在氮气气氛下回转炉内煅烧，煅烧温度为620-650℃，煅烧时间为2-3h，得到碳掺杂高压实磷酸铁。

所述步骤(1)中硝酸铁溶液加入到EDTA二钠溶液过程中以及加入酸碱调节剂过程中，维持溶液的温度为30-35℃，硝酸铁溶液的浓度为1-3mol/L，pH≤1，硝酸铁与EDTA二钠的摩尔比为1:0.1-0.15，所述酸碱调节剂为氨水或者硝酸。