无水磷酸铁、其制备的磷酸亚铁锂及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102942167A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102942167A(43)申请公布日2013.02.27(21)申请号201210180102.7(22)申请日2012.05.30(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人张文魁黄辉陶新永甘永平(74)专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司33201代理人黄美娟俞慧(51)Int.Cl.C01B25/37(2006.01)C01B25/45(2006.01)H01M4/58(2010.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图55页(54)发明名称无水磷酸铁、其制备的磷酸亚铁锂及其应用(57)摘要本发明公开了一种无水磷酸铁、其制备的磷酸亚铁锂及其应用，所述无水磷酸铁按照下述步骤制备：（1）将三氧化二铁和五氧化二磷按Fe:P摩尔比为1:(1~1.12)的比例混合，充分研磨使之混合均匀；（2）将步骤（1）所得的混合物放入管式炉中，在空气氛下，于400~700℃高温烧结5~24小时，降温至室温，磨细得到无水磷酸铁。本发明由所述的无水磷酸铁制得了磷酸亚铁锂，所述磷酸亚铁锂导电性能良好，首次放电容量接近理论值，可用作锂离子电池正极材料，广泛应用于功率型锂离子电池等领域。CN1029467ACN102942167A权利要求书1/1页1.一种无水磷酸铁，其特征在于：所述无水磷酸铁按照下述步骤制备：（1）将三氧化二铁和五氧化二磷按Fe:P摩尔比为1:(1~1.12)的比例混合，充分研磨使之混合均匀；（2）将步骤（1）所得的混合物放入管式炉中，在空气氛下，于400~700℃高温烧结5~24小时，降温至室温，磨细得到无水磷酸铁。2.如权利要求1所述的无水磷酸铁，其特征在于：所述的充分研磨为：在球磨机上混合4~20小时。3.如权利要求1或2所述的无水磷酸铁，其特征在于：所述步骤（1）中，在研磨前，往三氧化二铁和五氧化二磷中加入酒精。4.如权利要求3所述的无水磷酸铁，其特征在于：所述酒精的加入体积以三氧化二铁的摩尔数计为20~200mL/mol。5.如权利要求1所述的无水磷酸铁，其特征在于：所述步骤（2）中，混合物以5~10℃/分钟的速率升温至400~700℃。6.如权利要求5所述的无水磷酸铁，其特征在于：所述步骤（2）中，混合物于400~700℃高温烧结5~8小时。7.如权利要求1所述的无水磷酸铁，其特征在于：所述无水磷酸铁按照如下步骤制备：（1）将三氧化二铁和五氧化二磷按Fe:P摩尔比为1:(1~1.12)的比例混合，并加入酒精，酒精的加入体积以三氧化二铁的摩尔数计为20~200mL/mol，然后在球磨机上混合5~20小时，使之混合均匀；（2）将混合物放入管式炉中，在空气氛下，以5~10℃/分钟的速率升温至400~700℃，高温烧结5~8小时，降温至室温，磨细得到无水磷酸铁。8.一种由权利要求1所述的无水磷酸铁制备的磷酸亚铁锂，所述磷酸铁锂具体通过如下方法制备：将锂化合物与无水磷酸铁按照Li：FePO4摩尔比为（0.95~1.05）:1的比例混合均匀，在还原性气氛下于600~800℃烧结4~30小时，冷却后磨细得到磷酸亚铁锂；所述的锂化合物为氢氧化锂、碳酸锂或硝酸锂。9.如权利要求8所述的磷酸亚铁锂，其特征在于：所述的还原性气氛为体积比为5~9：1的N2与H2的混合气氛或体积比为5~9：1的Ar与H2的混合气氛。10.如权利要求8所述的磷酸亚铁锂作为锂离子电池正极材料的应用。2CN102942167A说明书1/4页无水磷酸铁、其制备的磷酸亚铁锂及其应用（一）技术领域[0001]本发明涉及一种通过固相法制备的无水磷酸铁、由该无水磷酸铁制备的磷酸亚铁锂以及磷酸亚铁锂作为锂离子电池正极材料的应用。（二）背景技术[0002]磷酸铁是淡黄色或浅黄白色粉末，振实密度：1.13~1.59g/cm3，松装密度0.75~0.97g/cm3，加热时溶于盐酸，难溶于其它酸，几乎不溶于水、醋酸、醇，在自然界中以蓝铁矿形式存在。[0003]目前，锂离子电池市场正在快速发展，而磷酸铁是制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的原料之一，性能优良的磷酸铁前驱体对磷酸铁锂的性能有着决定性作用。[0004]磷酸铁的合成方法有很多种，如用硫酸亚铁与磷酸氢二氨溶液混合，将反应液超声辐射，得到磷酸铁产品（HirokazuOkawa*,JunpeiYabuki,YouheiKawamura,IchiroArise,MineoSato.SynthesisofFePO4cathodematerialforlithiumionbatteriesbyasonochemicalmethod.J.materialsresearchbull