一種磷酸鐵鋰正極材料的控壓解團聚合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種憐酸鐵裡正極裡離子電池材料的制備方法，具體設(shè)及一種憐酸鐵 裡正極材料的控壓解團聚合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] LiFeP〇4是目前最常見的一種裡離子電池正極材料，具有穩(wěn)定的橄攬石結(jié)構(gòu)，能 可逆的嵌入和脫嵌裡離子。而且高能量密度，性能穩(wěn)定、安全性高、環(huán)境友好、價格更加便 宜。被認為是最具有潛力的裡離子電池正極材料。純相LWeP〇4電導(dǎo)率小（約為10 9S/cm)， 離子擴散系數(shù)低，限制了其大電流密度下放電能力，循環(huán)性能較差差，限制了LiFeP〇4的應(yīng) 用。鑒于此類缺點，各生產(chǎn)商及高校陸續(xù)開展改善LiFeP〇4性能的研究，包括包覆、滲雜、改 性技術(shù)等，但運里面細化晶粒技術(shù)卻被更多的人所賞識，但鑒于憐酸鐵裡的常見制備方法， 如高溫固相法、溶膠-凝膠法、液相共沉淀法、碳熱還原法等，從根本上無法杜絕高溫?zé)Y(jié) 產(chǎn)生的團聚現(xiàn)象，而傳統(tǒng)水熱法則難W實現(xiàn)工業(yè)化，同時對設(shè)備要求高，比較昂貴；生產(chǎn)工 藝復(fù)雜，制備周期長，可重復(fù)性差，無法滿足量產(chǎn)的需求；因此解決憐酸鐵裡成品顆粒團聚 技術(shù)變得尤為重要。
[0003] 如專利《CN02139764. 3納米金剛石的解團聚及分級方法》中提及首先將納米金剛 石機械研磨與化學(xué)改性同步進行，將其分散成平均粒度為7~200nm的小團聚體，然后將懸 浮液中的粗顆粒納米金剛石和其它成份去除；最后添加潤濕劑、表面活性劑、分散穩(wěn)定劑和 抑值調(diào)節(jié)劑，采用攬拌分散金剛石最終實現(xiàn)納米金剛石的分級，可使其顆粒直徑在7~200 納米之間可控調(diào)節(jié)；又如天津大學(xué)專利《CN201010224986. 2在液相中分散爆轟法納米金剛 石的方法》中提到的W商業(yè)爆轟法納米金剛石粉末為原料，混合于液體介質(zhì)中，形成懸浮 液；使用脈沖激光轟擊該懸浮液，作用時間為1-化，得到的懸浮液穩(wěn)定、不沉淀；最后對激 光轟擊后的產(chǎn)物進行強酸氧化處理，得到單分散的金剛石納米顆粒。W上都提及了利用液 相配合機械研磨的手段可W實現(xiàn)粉體材料的細化處理，甚至用到激光轟擊手段，運一些方 法適合硬度大，硬度大，穩(wěn)定性好的金剛石材料，但難W過渡至憐酸鐵裡材料的解團聚工藝 當中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種適合具有一定強度、材料表面附有包覆層、粉體材料 粒徑小的憐酸鐵裡正極材料的控壓解團聚合成方法。所制備的電池材料具有較高的粒子均 勻性和一致性，粉體顆粒小，因此憐酸鐵裡材料具有更高的電導(dǎo)率和離子擴散速率，極大地 提高了材料的電化學(xué)性能。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的制備方法如下。
[0006] 一種憐酸鐵裡正極材料的控壓解團聚合成方法，其特征是，制備過程分為W下幾 個步驟： 1)將化P〇4 ? 2&0經(jīng)高溫除水后，加入至超聲輔助微波反應(yīng)蓋，按照Li :化=1~ I. 02 :I的摩爾比加入LiOH?&0或LizCOs，再按照總體積比為I:0. 5~I的比例加入濃 度為10%-40%的Vc水溶液，同時開啟超聲輔助和微波加熱，控制料溫在20°C-50°C，時長 5-lOmin，形成前驅(qū)物A，將前驅(qū)物A經(jīng)旋轉(zhuǎn)爐氮氣保護下200-300°C燒結(jié)30min至50min后 快速冷卻，得到粉體前驅(qū)物B; 2) 將前驅(qū)物B稱量并裝入超聲輔助微波反應(yīng)蓋后，按質(zhì)量比1: 0. 2~0. 5稱取濃度為 50%的葡萄糖水溶液，在開啟超聲輔助5min后，關(guān)閉超聲輔助微波反應(yīng)蓋蓋蓋，調(diào)整壓力為 0. 2-0. 3MPa，開啟超聲輔助，大功率開啟微波加熱至氣壓消失，得到固體前驅(qū)物C; 3) 將前驅(qū)物C送回旋轉(zhuǎn)爐，在氮氣保護下400-500°C燒結(jié)30min至60min后快速冷卻， 然后取出所得物料重復(fù)2)操作，經(jīng)氮氣保護下500-700°C燒結(jié)60min至90min后得到產(chǎn)品 D，最后，按照質(zhì)量比1 :0. 5~1的質(zhì)量比稱取濃度為30%的糊精水溶液，關(guān)閉超聲輔助微波 反應(yīng)蓋蓋蓋，單獨開啟微波加熱，調(diào)整壓力為0. 1-0. 15MPa，時長為10-20min左右至氣壓消 失，經(jīng)氮氣保護下150-250°C燒結(jié)20min至40min后快速冷卻得裡離子電池正極材料。
[0007] 如上述的一種憐酸鐵裡正極材料的控壓解團聚合成方法，其特征是，所述的超聲 輔助微波反應(yīng)蓋是由1、外部蓋體；2、動體；3、螺旋活體；4、內(nèi)部蓋體；5、壓力控制器；6、蓋 蓋；7.泄壓通道；8、微波源；9、超聲源構(gòu)成的。
[0008] 超聲分散作為一種頻率高于20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強，同時 產(chǎn)生空化效應(yīng)，形成強大沖擊力的微射流，能大大提高非均相反應(yīng)速率，實現(xiàn)非均相反應(yīng)物 間的均勻混合，加速反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴散，促進固體新相的形成，同時能細化顆粒尺寸，控 制顆粒的尺寸和分布。微波則作為一種電磁波，能對極性分子選擇性的進行反復(fù)快速取向 而摩擦生熱，同時不影響非極性物料的反應(yīng)特性，因此可W通過微波將極性分子的熱能釋 放出來，加熱反應(yīng)物料，同時極性溶劑的揮發(fā)使得溶解物隨之均勻分布，在揮發(fā)和消失過程 中產(chǎn)生一遍又一遍的包覆過程。除此之外，微波產(chǎn)熱導(dǎo)致的極性溶劑揮發(fā)增大了密閉容器 內(nèi)的壓強，使物料在高壓環(huán)境匹配超聲波能力產(chǎn)生進一步細化獲得粒徑分布窄，分散性好， 團聚少的完美顆粒，本發(fā)明過程中，充分利用反應(yīng)原料的溶解度、分解溫度等特性設(shè)計了階 梯多層分解細化甚至包覆，運與傳統(tǒng)方法相比，其合成效果要明顯的多。本發(fā)明將微波、超 聲W及附屬產(chǎn)生的高壓環(huán)境相結(jié)合，實現(xiàn)了粒徑均勻的憐酸鐵裡粉體的制備。
【附圖說明】
[0009] 圖1.為本發(fā)明所設(shè)及的超聲輔助微波反應(yīng)蓋結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2.實施例1所得憐酸鐵裡成品沈M圖； 圖3.比較例1所得憐酸鐵裡成品沈M圖； 圖4.實施例1及比較例1扣電檢測放電曲線。
[0010] 附圖1中：1、外部蓋體；2、動體；3、螺旋活體；4、內(nèi)部蓋體；5、壓力控制器；6、蓋 蓋；7、泄壓通道、8、微波源、9、超聲源。 具體實施方法： W下通過具體實施例來對本發(fā)明進一步說明，并非對本發(fā)明的限制。
[0011] FeP〇4 ? 2&0、Li2C〇3、Vc和葡萄糖均為分析純；糊精為白糊精。
[001引 實施例1 1)將分析純的化P04- 2&0經(jīng)高溫除水后，加入至超聲輔助微波反應(yīng)蓋內(nèi)部蓋體（4) 中，按照Li:化=I. 02 :I的摩爾比加入LizCOs，再按照總體積比為I:0. 5的比例加入 濃