[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

摘要

本发明公开了属于化学材料制备技术领域的一种乳液法液相合成磷酸亚铁锂正极材料的方法。本发明所述方法以水溶性三价铁盐和还原铁粉为铁源，以磷酸为磷源，以氢氧化锂或碳酸锂为锂源，通过乳液法制备磷酸铁锂前驱体，再经干燥包碳、烧结处理得到磷酸亚铁锂正极材料。本发明所采用的新方法使磷酸亚铁锂前驱体在油包水型乳液内的水相中反应生成，易于得到小粒径材料；同时，可使各组分易于混合、产品中各元素分布均匀度高；所得小粒径及各组分分散均匀的前驱体更有利于高温固相反应，缩短烧结时间，降低能耗，所制备的磷酸亚铁锂材料电化学性能优良。本发明所述方法具有原料简单、便宜，制备工艺过程易控制的特点，适合于大规模工业生产。

主权项

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。