[发明专利]一种磷酸铁锂用纳米级磷酸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及过渡金属磷酸盐，具体为可用于制备磷酸金属锂正极材料的纳米级磷酸铁的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO₄)具有脱嵌锂功能，具有高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性的特点，被业内认为最有可能成为EV电池用正极材料。在其具有卓越优点的同时，作为EV电池用正极材料还存在其致命的缺点：电子电导率低在10-9s/cm量级；离子传输率低在10-11s/cm量级。如此低的电子/离子传输率使其充放电速率提高的严重障碍，限制了其在EV、HEV上的运用。

当前解决LiFePO₄电子/离子传输率低的问题主要通过减小LiFePO₄粒径实现材料的纳米化。C.Delacourt在Size Effects onCarbon-Free LiFePO4 Powders The Key to Superior Energy Density(Electrochemical and Solid-State Letters，9(7)A352-A355)论述了粒径对离子传输率的影响。当前市售磷酸铁锂产品多为高温固相法合成，采用常见的市售原材料通过高温固相合成工艺很难实现磷酸铁锂材料的纳米化。

本发明采用液相控制结晶法工艺，开发出一次粒子为纳米级的磷酸铁(FePO₄·2H₂O)，为采用高温固相法合成一致性好、纳米化的磷酸铁锂材料奠定了基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米级的磷酸铁(FePO₄·2H₂O)的制备方法，通过本发明制备方法制得的FePO₄·2H₂O粒度在纳米级，分布均匀，反应活性高，采用该发明所述FePO₄·2H₂O作为原材料可提高磷酸铁锂材料的形貌一致性，有效减小磷酸铁锂正极材料的粒径，进而提高磷酸铁锂材料锂离子传输效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磷酸铁锂用纳米级磷酸铁的制备方法，首先将含有Fe³⁺、PO₄^3-的可溶化合物分别溶于水中形成透明均相溶液，然后将该两种透明均相溶液混合均匀后形成混合溶液，再该混合溶液中，Fe³⁺与PO₄^3-的物质的量之比为1～1.2，接着调节该混合溶液的PH为中性后将其在50～100℃的水浴加热直至形成白色絮状悬浊液，当该絮状悬浊液不再增加时将该絮状悬浊液过滤、洗涤、干燥后即得到粒径在30nm的FePO₄·2H₂O。

所述含有Fe³⁺的可溶化合物选自Fe(NO₃)₃、Fe₂(SO₄)₃、FeCl₃中的一种。

所述含有PO₄^3-的可溶化合物选自H₃PO₄、(NH₄)H₂PO₄、(NH₄)₂HPO₄中的一种。

所述调节PH优选氨水。

所述PH值的范围为6～8.5。

所述混合物置于水浴锅中加热的温度控制在50-100℃。

所述洗涤采用纯水作为清洗剂，连续两次洗液的电导率值相差在5％之内后洗涤结束。

所述干燥温度为50-100℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用液相控制结晶工艺制备一次粒子为纳米级的磷酸铁(FePO₄·2H₂O)，解决了现有高温固相法合成LiFePO₄过程中采用常规FePO₄·2H₂O造成的LiFePO₄正极材料一致性较低、难以实现纳米化的问题。

附图说明

图1是以实施例1所得样品整体形貌的SEM(扫描电子显微镜)图像。

具体实施方式