一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法.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CN111268662A(43)申请公布日2020.06.12(21)申请号202010060738.2(22)申请日2020.01.19(71)申请人江苏乐能电池股份有限公司地址212300江苏省镇江市丹阳市皇塘镇工业区A区(72)发明人丁建民(51)Int.Cl.C01B25/37(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法(57)摘要本发明涉及一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法，属于锂离子电池正极材料制备领域，其特征是将含一定量氧化剂的磷源溶液以一定进料速率喷洒至含二价铁离子的铁源溶液反应器中，保持铁源过量，控制氧化剂含量及体系浓度、搅拌速度、反应时间和体系温度，生成含纳米磷酸铁的混合液，经过滤、洗涤、干燥后得到纳米级磷酸铁粉末(FePO4.2H2O)。本发明，方法成本低、简便易操作、效率高，制得的磷酸铁为纳米颗粒，且粒径大小均匀，分布范围窄，适用于工业化生产。该纳米磷酸铁是制备高功率动力型锂离子电池正极材料磷酸铁锂优良的前躯体材料。CN111268662ACN111268662A权利要求书1/1页1.一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法，包括以下步骤为:制备含有双氧水的磷源溶液和二价铁源溶液；含有双氧水的磷源溶液为含磷酸根离子溶液，由磷酸或可溶性磷酸盐加双氧水制成；含二价铁离子溶液，由水溶性二价铁盐制成；2）制备纳米级磷酸铁粉末：含一定量双氧水的磷源溶液以一定进料速率喷洒至含二价铁离子的铁源溶液反应器中反应，控制双氧水含量、搅拌速度、反应时间和体系温度，生成含纳米磷酸铁的混合液；经过滤、洗涤、干燥后得到纳米级白色无定形磷酸铁粉末(FePO4.2H2O)；粒度在10-30nm之间。2.如权利要求1所述的一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的含有双氧水的磷源溶液中磷酸根离子的浓度为0.5-2.0mol/L；双氧水为工业级或分析纯级别的双氧水；所述的可溶性磷酸盐是磷酸铵、磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸一氢钾或磷酸二氢钾中的一种或多种。3.如权利要求1所述的一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中二价铁离子浓度为0.5-2.0mol/L；所述的水溶性二价铁盐是硝酸亚铁、氯化亚铁或硫酸亚铁中的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中反应温度控制在60-90℃之间，反应时间为30min-5h之间。5.如权利要求1所述的一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中的搅拌速度为100rpm-1000rpm之间。2CN111268662A说明书1/2页一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种纳米级磷酸铁的制备方法，该纳米磷酸铁是制备高功率动力型锂离子电池正极材料磷酸铁锂优良的前躯体材料。背景技术[0002]磷酸铁（FePO4）是一种米白色或灰白色粉末，最初的研究主要在农业、陶瓷玻璃、钢铁及表面钝化等领域，后来发现磷酸铁具有独特的催化特性、离子交换能力和电化学性能，还可作为新型电池正极材料，是制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的优良原料。[0003]纳米级的磷酸铁锂倍率性能好，压实高，可用于超低温、启停和快充等领域，因此合成纳米级的磷酸铁锂前驱体，即磷酸铁尤为重要，目前纳米级磷酸铁锂的合成主要是将锂盐、铁盐和含磷化合物与有机碳球磨混合，再经过高温惰性气体煅烧粉碎。改工艺的缺点是无法保证混合均匀且得到的纳米颗粒大小、粒度分布不均匀。因为磷酸铁与磷酸铁锂有类似的橄榄树结构，从磷酸铁设计得到纳米级别的磷酸铁锂，实现源头上控制磷酸铁锂的粒径分布和形貌特征。共沉淀法合成纳米磷酸铁的方法容易控制、反应成本低、简便易操作、效率高，通过控制反应的氧化程度，即控制磷酸铁颗粒的生长程度实现制备纳米磷酸铁颗粒。发明内容[0004]本发明可将磷酸铁原始颗粒纳米化至30nm及以下，可以缩短电子和离子的传输距离，以满足高倍率和高压实型磷酸铁锂正极材料的前驱体需求。[0005]本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种纳米级磷酸铁颗粒的制备方法，其技术方案为：制备含有双氧水的磷源溶液和二价铁源溶液；其中，含有双氧水的磷源溶液为含磷酸根离子和一定量双氧水的溶液，由磷酸或可溶性磷酸盐加双氧水制成；含二价铁离子溶液，由水溶性二价铁盐制成；将含一定量双氧水的磷源溶液以一定进料速率喷洒至含二价铁离子的铁源溶液反应器中，控制双氧水含量、搅拌速度、反应时间和体系温度，生成含纳米磷酸铁的混合液，经过滤、洗涤、干燥后得到纳米级磷酸铁粉末(FePO4.2H2O)；其中双氧水的量