CN101229917A - 锂离子电池正极材料LiFePO4的合成方法 - Google Patents

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成方法 Download PDF

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刘浩文
唐定国
杨汉民
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Abstract

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成方法，涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。将乙酸锂、铁粉、氧化铁、磷酸二氢铵按重量比CH3COOLi∶Fe∶Fe2O3∶NH4H2PO4＝1.0～5.0∶0.5～4.0∶1.0～5.0∶1.5～7.0的比例混合，以乙醇为润滑剂球磨，然后置于氮气中高温焙烧5～8小时，冷却后即得磷酸铁锂纳米粉末。本发明原料资源丰富、廉价易得；生产成本低、产率高；对反应物和产物不需任何处理，球磨过程中无需惰性气体保护，合成工艺简单易行、安全可靠，也无任何环境污染，易于在工业上实施；从反应物乙酸锂的分解产物(Li++C+CO2+H2O)，既可获得锂离子，又可获得导电剂碳，使获得的产物具有较好的电化学性能。本方法生产的产品在0.33mA.cm－2恒定电流，2.0－4.0V电压下充放电测试结果为起始放电容量为162.4mAh.g－1，30次循环后放电容量为166.6mAh.g－1。

Description

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成方法
                        技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。
                        背景技术
LiFePO4是锂离子电池正极材料的首选材料，目前普遍采用固相法、熔盐法、沉淀法、微波法、溶胶凝胶法、水热法等，其生产和应用存在两个问题：第一，亚铁离子不稳定，易于氧化、制备成本高，传统的方法是使用不稳定的亚铁离子如草酸亚铁，乙酸亚铁等高成本的反应物，或者用聚合物或用CO、H2等还原三价铁来得到二价铁，故成本高；第二，导电率差，一般要通过掺杂金属离子或包覆碳来增强其导电率。
使用固相法的有如《含磷酸亚铁盐-碳的锂离子电池复合材料的制备方法》(CN1564343A)，它采用一步固相法将一定比例的锂盐、Fe3+化合物(三氧化二铁、四氧化三铁或磷酸铁)和磷酸盐混合均匀，然后在氮气中热解，热解前加入高分子聚合物，得到磷酸亚铁基锂盐-碳正极复合材料。
还有《一种锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备方法》(专利申请号200610125124)，以LiOH·H2O(或者Li2CO3，CH3COOLi·2H2O，FePO4·4H2O和聚乙二醇(PEC)为原料，混合均匀后加入水调成流***，之后于惰性气体保护下烧结制成LiFePO4/C正极材料。
                        发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种原料来源丰富、价格低廉，合成工艺简单易行、安全可靠、生产成本低、产率高，无环境污染，产物具有较好电化学性能的锂离子正极材料LiFePO4的合成方法。
本发明目的的实现方式为，锂离子正极材料LiFePO4的合成方法，将乙酸锂、铁粉，氧化铁，磷酸二氢铵按重量比CH3COOLi∶Fe∶Fe2O3∶NH4H2PO4＝1.0～6.0∶0.5～4.0∶1.0～5.0∶1.5～7.0的比例混合后，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨1～5小时，然后置于600～800℃的氮气中，恒温焙烧5～8小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
本发明不但避免了使用高成本、不稳定的亚铁离子作反应物，而且利用资源丰富、廉价易得的铁与氧化铁作反应原料，抛弃了传统的碳，聚合物或者还原气氛CO、H2等还原三价铁来得到二价铁，极大地降低了生产成本，成倍地增加了产率；没有引入任何杂质，对反应物和产物不需任何处理，球磨过程中也无需惰性气体保护，合成工艺简单易行、安全可靠，无任何危险和环境污染，使之易于在工业上实施；从反应物乙酸锂的分解产物(Li++C+CO2+H2O)，既可获得锂离子，又可获得导电剂碳，一定程度上解决了磷酸亚铁锂的导电率问题，使获得的产物具有较好的电化学性能。
                        说明书附图
图1是本发明产品的X-射线衍射图
图2是本发明产品的透射电镜图
图3是本发明产品的X-射线光电子能谱图
                        具体实施方式
本发明将乙酸锂、铁粉、氧化铁、磷酸二氢铵按重量比CH3COOLi∶Fe∶Fe2O3∶NH4H2PO4＝1.0～6.0∶0.5～4.0∶1.0～5.0∶1.5～7.0的比例混合后，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨1～5小时，然后置于600～800℃的氮气中，恒温焙烧5～8小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
本发明以资源丰富，廉价易得的铁粉和氧化铁为反应原料来制备二价铁(Fe+Fe2O3→3FeO)，极大地降低了生产成本，成倍地增加了产率；没有引入任何杂质，对反应物和产物不需任何处理，球磨过程中也无需惰性气体保护，合成工艺简单易行，而且安全可靠，无任何危险和环境污染，使之易于在工业上实施；同时，从反应物乙酸锂的分解产物(Li++C+CO2+H2O)中，既可获得锂离子，又可获得导电剂碳，一定程度上解决了磷酸亚铁锂的导电率问题，使获得的LiFePO4具有较好的电化学性能。
参照图1、2、3，本申请人用本发明合成的产品LiFePO4作了X-射线衍射、透射电镜、X-射线光电子能谱分析，其物相，形貌及组成分别如图1、2、3所示。本申请人用700℃下煅烧5小时得到的产物，做锂离子电池的正极材料，以金属锂作负极组装模拟电池，在0.33mA.cm-2恒定电流，2.0-4.0V电压下作充放电测试，结果为起始放电容量为162.4mAh.g-1，30次循环后放电容量为166.6mAh.g-1，证明本发明生产的产品适合作锂离子电池的正极材料。
下面举出本发明具体实施例：
例1、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨2小时，然后置于600℃的氮气中，恒温焙烧5小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例2、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨2小时，然后置于600℃的氮气中，恒温焙烧6小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例3、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨2小时，然后置于600℃的氮气中，恒温焙烧7小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例4、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨2小时，然后置于600℃的氮气中，恒温焙烧8小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例5、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨2小时，然后置于700℃的氮气中，恒温焙烧5小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例6、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨2小时，然后置于800℃的氮气中，恒温焙烧5小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例7、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨3小时，然后置于600℃的氮气中，恒温焙烧5小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例8、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨4小时，然后置于600℃的氮气中，恒温焙烧5小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
例9、取2.04g乙酸锂、0.56g铁粉，1.6g氧化铁，3.45g磷酸二氢铵混合，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨5小时，然后置于600℃的氮气中，恒温焙烧5小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。

Claims (1)

1.锂离子电池正极材料LiFePO4的合成方法，其特征在于将乙酸锂、铁粉、氧化铁、磷酸二氢铵按重量比H3COOLi∶Fe∶Fe2O3∶NH4H2PO4＝1.0～6.0∶0.5～4.0∶1.0～5.0∶1.5～7.0的比例混合后，以乙醇为润滑剂在球磨机中球磨1～5小时，然后置于600～800℃的氮气中，恒温焙烧5～8小时，自然冷却，制得磷酸铁锂纳米粉末。
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Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN105322164A (zh) * 2014-07-31 2016-02-10 储能创新驱动有限公司 特别适合作为锂电池阴极材料的微晶LiFePO4的制备方法
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501128C2 (ru) * 2009-04-01 2013-12-10 Юниверсити Оф Дзе Вестерн Кэйп Способ получения углеродного композиционного материала
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