[发明专利]一种制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法

说明书

本发明涉及一种制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，属于锂离子电池电极材料技术领域。在室温下，将锂源、金属盐和磷源按照Li：M：P的摩尔比为1：1：x溶于水形成溶液或悬浮液，其中1.1≤x≤2，溶液或悬浮液中锂离子的浓度为0.1~2mol/l；将得到的溶液或悬浮液调节pH为6~10，然后在温度为160~220℃下反应2~20h，反应后的产物冷却过滤后洗涤、烘干得到LiMPO₄正极材料。本方法配料时锂不过量，而是采用价格便宜的磷过量，通过水热反应合成高结晶度的LiMPO₄正极材料。

技术领域

本发明涉及一种制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，属于锂离子电池电极材料技术领域。

背景技术

作为锂离子电池正极材料，橄榄石型磷酸盐材料LiMPO₄（M=Fe，Mn，Co，Ni）自1997年首次报道以来受到了极大的关注，它们具有原料来源广泛、稳定性好和安全性高的优点，具有很好的应用前景。LiFePO₄具有3.4V电压平台，多年前已经实现商业化应用；LiMnPO₄具有4.1V电压平台，目前世界各国正在进行商业化试验；而LiCoPO₄和LiNiPO₄具有更高的电压平台，分别为4.8V和5.1V左右，但由于商品化电解液电化学窗口的限制，目前还缺乏商业化应用的条件。然而，不管是可商业化应用的LiFePO₄和LiMnPO₄，还是高电压的LiCoPO₄和LiNiPO₄，它们的性能与材料的制备方法有密切的关系。

制备LiMPO₄材料的方法很多，比如固相法、溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等，不同制备方法所得LiMPO₄材料性能差异很大。目前工业化生产采用的是固相法和水热法，其中水热法具有在低温下即可制备高结晶度LiMPO₄材料的优点，但目前报道的水热合成工艺都是配料时锂过量，使得水热反应后溶液中残留大量未反应的锂盐，而配料用的电池级锂盐价格高，锂不回收处理将造成巨大的浪费，而回收处理要得到电池级锂盐却很困难，需要额外增加专门的处理环节，因此过量的锂无论回收与否都将显著增加水热法制备的成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法。本方法配料时锂不过量，而是采用价格便宜的磷过量，通过水热反应合成高结晶度的LiMPO₄正极材料，本发明通过以下技术方案实现。

一种制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其具体步骤如下：

（1）在室温下，将锂源、金属盐和磷源按照Li：M：P的摩尔比为1：1：x溶于水形成溶液或悬浮液，其中1.1≤x≤2，溶液或悬浮液中锂离子的浓度为0.1~2mol/L；

（2）将步骤（1）得到的溶液或悬浮液调节pH为6~10，然后在温度为160~220℃下反应2~20h，反应后的产物冷却过滤后洗涤、烘干得到LiMPO₄正极材料。

所述步骤（1）中锂源为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、硫酸锂或氯化锂。

所述步骤（1）中金属盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化锰、硫酸锰、硫酸钴、氯化钴、氯化镁、硫酸镁中的一种或几种任意比例混合物。

所述步骤（1）中磷源为磷酸二氢锂、磷酸氢二钾、磷酸中的一种或两种任意比例混合物

所述步骤（2）中调节pH加入的试剂为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

本发明的有益效果是：本方法配料时采用廉价的磷过量，取代过去价格昂贵的锂源过量，水热反应后溶液中的磷酸盐简单回收卖给化工厂即可，不仅可以降低原料成本而且可以简化水热反应后溶液的处理工艺，从而整体上可以有效降低材料制备成本。

附图说明