改性磷酸铁锂材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112978704A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110501679.2(22)申请日2021.05.08(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人万江涛张宁张勇杰刘满库李子郯(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人梁文惠(51)Int.Cl.C01B25/45(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书10页(54)发明名称改性磷酸铁锂材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种改性磷酸铁锂材料及其制备方法。该制备方法包括步骤S1，将铁源、磷源、掺杂金属源溶液混合，得到混合液；步骤S2，使混合液进行共沉淀反应，得到掺杂磷酸铁前体；步骤S3，将掺杂磷酸铁前体、锂源、碳源混合烧结，得到改性磷酸铁锂材料，其中，掺杂金属源溶液中的金属元素选自锆、钛、钙、镁、锗、铅、锶、钡中的任意一种或多种；步骤S1包括将铁源、磷源、添加剂及阴离子表面活性剂混合，形成第一混合体系；将第一混合体系和第一掺杂金属源溶液混合，形成第一掺杂体系；将第一掺杂体系、第二掺杂金属源溶液和可选的pH值调节剂混合，形成混合液。通过湿法掺杂改性共沉淀，缩短了时间，使最终得到的物相更均一化。CN112978704ACN112978704A权利要求书1/2页1.一种改性磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，将铁源、磷源、掺杂金属源溶液混合，得到混合液；步骤S2，使所述混合液进行共沉淀反应，得到掺杂磷酸铁前体；步骤S3，将所述掺杂磷酸铁前体、锂源、碳源混合烧结，得到所述改性磷酸铁锂材料，其中，所述掺杂金属源溶液中的金属元素选自锆、钛、钙、镁、锗、铅、锶、钡中的任意一种或多种；所述掺杂金属源溶液包括第一掺杂金属源溶液和第二掺杂金属源溶液，所述步骤S1包括：步骤S11，将所述铁源、所述磷源、添加剂及阴离子表面活性剂混合，形成第一混合体系，所述添加剂选自氯化钠、氯化钾、氯化铵、盐酸中的任意一种或多种；步骤S12，将所述第一混合体系和所述第一掺杂金属源溶液混合，形成第一掺杂体系，所述第一掺杂金属源溶液选自四氯化钛水溶液、四氯化锆水溶液、氯化锗、氯化铅中的任意一种或多种；以及步骤S13，将所述第一掺杂体系、所述第二掺杂金属源溶液和可选的pH值调节剂混合，形成混合液，所述第二掺杂金属源溶液选自氢氧化钙溶液、氢氧化镁溶液、氢氧化锶、氢氧化钡中的任意一种或多种。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述添加剂的物质的量与第一溶液的体积之比为0.05~0.1mol:1L；所述阴离子表面活性剂的质量与第一溶液的体积之比为0.1~5g：1L；所述第一溶液为所述铁源和所述磷源的混合液，所述阴离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种；所述第一掺杂金属源溶液中的第一掺杂金属的用量为所述改性磷酸铁锂材料的0.1~2wt%；所述第二掺杂金属源溶液中的第二掺杂金属的用量为所述改性磷酸铁锂材料的0.1~1wt%；所述混合液的pH值为1.5~2.0。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述第一掺杂金属源溶液中的第一掺杂金属的用量为所述改性磷酸铁锂材料的0.3~0.5wt%。4.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述共沉淀反应过程中控制所述混合液的pH值为1.5~2.0，所述共沉淀反应的温度为80~90℃，所述共沉淀反应的时间为12~30h。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的过程包括依次进行的第一段烧结和第二段烧结，其中，所述第一段烧结的温度为300~500℃，所述第一段烧结的时间为36h；所述第二段烧~结的温度为700~750℃，所述第二段烧结的时间为8~15h，所述第一段烧结和所述第二段烧结的烧结气氛各自独立地为惰性气体或氮气。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁源与所述磷酸铁前体的摩尔比为0.98~1.05：1。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源与所述磷源的摩尔比为1.02~1.05：1。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源的质量为所述掺杂磷酸铁前体、所述锂源、所述碳源总质量的10~25wt%。2CN112978704A权利要求书2/2页9.采用权利要求1至8中任一项所述制备方法得到的改性磷酸铁锂材料。10.根据权利要求9所述的改性磷酸铁锂材料，其特征在于，所述改性磷酸铁锂材料的化学式为Li（1‑x‑a）Fe(1‑y‑b)M(0.25x+0.5y)N(0.5a