專利名稱：一種尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體生產方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料領域，特別涉及磷酸鐵納米粉體的生產方法。
背景技術：
鋰離子電池作為清潔能源的ー種近年來得到了廣泛的關注和發(fā)展，并且已經在手機、筆記本電腦和電動工具上得到了廣泛的應用，國家已出臺了《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《新能源汽車示范推廣通知》等相關政策大力發(fā)展新能源汽車和配套相關技木。而磷酸亞鐵鋰作為鋰離子電池的正極材料，因其具有很高質量比容量(170mAh/g)、穩(wěn)定的エ作電壓(3. 5V電壓平臺)、穩(wěn)定的晶體結構、優(yōu)異的耐過充能力，特別是大功率電池中有著突出的優(yōu)勢，且產品原料來源廣泛，價格低廉，無環(huán)境污染。磷酸亞鐵鋰已經形成了穩(wěn)定的市場，全球生產商主要以美國的A123、Valence、北大先行、天津斯特蘭等廠家為代表，隨著新能源汽車和智能電網蓄電的逐漸普及，磷酸亞鐵鋰的市場將會飛速擴大。 目前，磷酸亞鐵鋰的生產方法主要以固相法為主，1、碳熱還原三價鐵源以LiH2PO4和Fe2O3為原料,在混入一定量的碳后，于無水こ醇介質中高速球磨3小時，將干燥后的前驅體在氬氣保護下于750°C退火15小時，得到電化學性能良好的LiFeP04/C復合材料，容量可達142mAh/g。2、以草酸亞鐵為原料將由Li2C03、FeC2O4 2H20和(NH4)2HPO4組成的前驅體先在真空電爐中于300°C下預熱分解，再在氮氣保護下先于450°C加熱10小時，再于800°C燒結36小時，即可得到磷酸亞鐵鋰粉體?；蛞蕴?、Li2C03、FeC204 2H20和(NH4) 2HP04原料，添加5wt%的こ炔黑為碳源、以At+5%H2為保護氣氛，在700°C下煅燒合成10h，得到LiFeP04/C復合材料。3、以磷酸鐵為原料目前世界幾大生產廠商美國A123、Valence、北大先行等都有用此方法。例如，在CN 1753216中用(NH4)2Fe (SO4)2和NH4H2PO4為原料首先合成磷酸鐵，然后用LiI還原Fe3+，并在還原性氣氛下(Ar:H2=95:5)于550°C加熱I小時后得到磷酸亞鐵鋰粉體，容量可達140mAh/g。CN 1884053中用磷酸鐵、碳酸鋰、葡萄糖為原料，球磨均勻后以氮氣為保護氣氛，在650°C下煅燒9小時后得到磷酸亞鐵鋰粉體，容量可達146mAh/g。實驗證明，三種不同的合成方法獲得的磷酸鐵鋰性能有較大差異，其中采用磷酸鐵制備磷酸鐵鋰最易于制得批次性能穩(wěn)定的納米級磷酸鐵鋰，為未來磷酸鐵鋰的主要發(fā)展方向。而采用磷酸鐵的方法，前驅物磷酸鐵的尺寸、物相、結晶水、比例等因素將直接影響磷酸亞鐵鋰的容量、倍率、循環(huán)穩(wěn)定性能，最終導致了電池容量和穩(wěn)定性差異。因此，該方法制備磷酸鐵鋰的關鍵在于獲得優(yōu)質的磷酸鐵前驅物。磷酸鐵的水溶解性極小，極易在水溶液中結晶沉淀，這導致了磷酸鐵晶體的尺寸極難控制，且產物中往往混合著一定比例的氫氧化鐵和氧化鉄。傳統的磷酸鐵生產方法是用磷酸和氯化鐵在密閉容器中于180°C _190°C反應2-3小時完成。例如，CN 101172594公開ー種方法，三價鐵鹽溶液加入一定比例的表面活性剤，然后和磷酸混合調節(jié)溶液PH得到沉淀洗滌干燥得到磷酸鐵粉體，粒度尺寸為200nm-10iim不等。又如，CN 101172595公開一種方法，鐵源化合物和磷酸與有機催化劑混合，在80°C _160°C下反應2小時即可得到磷酸鐵，粒度尺寸為500nm-100 μ m。以上方法生產的磷酸鐵的顆粒尺寸大小不一，材料純度較難控制，磷酸鐵的批次穩(wěn)定較差。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體生產方法。
為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于包括以下步驟 ①在混合介質中配制5-10M(M=摩爾/升)PO43-濃度的磷酸鹽溶液；②用5M的堿溶液和酸溶液調節(jié)磷酸鹽溶液的pH范圍在2-7，得到磷酸鹽基液；③按照Fe3+與P0/_摩爾比配制1-10M的鐵鹽溶液，并按照比例分步加入到磷酸鹽基液中，加熱攪拌，同時加入質量百分比不超過5%的有機添加劑和無機添加劑；④滴加完后，在50°C_200°C下反應O. 5-8小時；⑤反應結束后，用去離子水洗滌離心生成的沉淀物質，然后100°C干燥2小時，最后在 300-600°C下煺火1-10小時，得到磷酸鐵納米粉體。
根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于所述①步驟中混合介質為純水與乙醇、甲醇、乙二醇、異丙醇、丙三醇、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的一種或幾種混合,其中水的體積比彡30%。
根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于所述①步驟中磷酸鹽為磷酸、磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀的一種或幾種。
根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于所述②步驟中的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀的一種或幾種，酸溶液為鹽酸、硫酸、磷酸、 硝酸的一種或幾種。
根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于所述③步驟中Fe3+ : 043_的摩爾比范圍為0.3_1 ;鐵鹽為硝酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵、醋酸鐵的一種或幾種；所述③步驟中有機添加劑為葡萄糖、可溶性淀粉，木薯淀粉、c陽離子醚化淀粉、麥芽糖、果糖、CTAB、SBS的一種或幾種。無機添加劑為硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硝酸錳、硫酸錳、硝酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷、硝酸鎂、硫酸鎂、硫酸鈣等的一種或幾種。
根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于所述⑤ 步驟中洗滌沉淀物質所用的去離子水的量為沉淀物質2-10倍，洗滌3-5次。在干燥箱中 80-120°C干燥 1-10 小時。
根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于取75mL 的超純水溶解O. 4mol磷酸和O.1mol磷酸氫二鈉，用5M氫氧化鈉和濃磷酸溶液調節(jié)溶液pH 為4. 0，最終得到IOOmL的5mol/L磷酸鹽基液A1 ;配制2mol/L的硝酸鐵溶液B1 ;將IOOmL A1 置于三口瓶中90°C油浴恒溫加熱，三口瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將150mL B1Jg葡萄糖、 Ig木薯淀粉一同加入到A1中,機械攪拌均勻,再按10mL/min緩慢滴加入IOOmL B1溶液,調節(jié)溶液pH為3. O ;滴加完畢后，三口瓶在水浴中90°C下恒溫攪拌60分鐘，得到的磷酸鐵沉淀用去離子水洗滌離心4次；前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過最后300°C 恒溫3小時，600°C 5小時即得到無水磷酸鐵；D50粒徑分布在1-2 μ m之間。
根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于將超純水和乙二醇按3:1混合，取75mL的混合溶劑溶解0. 3mol磷酸和0. 3mol磷酸氫二鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液PH為5. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽基液A2 ;配制4mol/L的氯化鐵水溶液民；將IOOmL A2置于三口瓶中90°C油浴加熱，三口瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將IOOmL B2與2g麥芽糖、Ig SDBS 一同加入到A2中，機械攪拌均勻，再按10mL/min緩慢滴加入IOOmL B1溶液，調節(jié)溶液pH為3. 0 ;在90°C下恒溫攪拌120分鐘，得到的磷酸鐵沉淀用去離子水洗滌離心4次；前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過最后300°C恒溫3小時，500°C恒溫8小時即得到無水磷酸鐵，D50粒徑分布在300_500nm之間。根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于將超純水和乙二醇按3:1混合，取80mL的混合溶劑溶解0. 2mol磷酸和0. 4mol磷酸氫二鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液PH為5. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽基液A3。配制3mol/L的硝酸鐵水溶液^ ;將IOOmL A3置于三口瓶中90°C油浴加熱，三口瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將IOOmL B3、lg可溶性淀粉、Ig果糖、Ig CTAB—同加入到A3中，機械攪拌均勻，再按10mL/min緩慢滴加入50mL B3溶液，調節(jié)溶液pH為3. 5 ;在90°C下恒溫攪拌60分鐘，所得 沉淀用去離子水洗滌離心4次；前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過300°C恒溫3小時，600°C恒溫3小時即得到無水磷酸鐵，D50粒徑分布在100_200nm之間。根據所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于將超純水和丙三醇按3:1混合劑，取75mL的混合溶劑溶解0. 4mol磷酸和0. 2mol磷酸二氫鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液pH為4. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽溶液A4 ;配制3mol/L的硝酸鐵溶液B4 JflOOmL A4置于三口瓶中90°C水浴加熱，然后將IOOml B4, IOOml 2M的氫氧化鈉溶液，2g葡萄糖、Ig可溶性淀粉、IgCTAB 一同加入到A4中，快速攪拌均勻，并調節(jié)溶液PH維持在3. 0 ;在90°C下恒溫攪拌180分鐘后，所得沉淀用去離子水洗滌離心4次，再120°C下干燥I小時；粉體經過300°C恒溫3小時，500°C恒溫4小時即得到無水磷酸鐵，D50粒徑分布在20-70nm之間，略有團聚。本發(fā)明與現有技術相比，有益效果具體在于如下方面1、該制備方法得到的磷酸鐵納米粉體尺寸、粒度可控性好。2、該制備方法產品利用率高，產率較高，相對降低了成本。3、本發(fā)明操作過程簡單，反映要求條件相應較低，適合工業(yè)化生產。


圖1為實施案例一中所得磷酸亞鐵鋰粉體的XRD測試圖譜；
圖2為實施案例二中所得磷酸亞鐵鋰粉體的XRD測試圖譜；
圖3為實施案例三中所得磷酸亞鐵鋰粉體的XRD測試圖譜；
圖4為實施案例四中所得磷酸亞鐵鋰粉體的XRD測試圖譜；
圖5為實施案例一中所得磷酸亞鐵鋰粉體的TEM測試圖譜；
圖6為實施案例二中所得磷酸亞鐵鋰粉體的TEM測試圖譜；
圖7為實施案例三中所得磷酸亞鐵鋰粉體的TEM測試圖譜；
圖8為實施案例四中所得磷酸亞鐵鋰粉體的TEM測試圖譜；
圖9為實施案例一中所得磷酸亞鐵鋰粉體的照片；圖10為實施案例四中所得磷酸亞鐵鋰粉體的照片。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明一種尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于包括以下步驟①在混合介質中配制5-10M(M=摩爾/升)PO43-濃度的磷酸鹽溶液；②用5M的堿溶液和酸溶液調節(jié)磷酸鹽溶液的pH范圍在2-7，得到磷酸鹽基液；③按照Fe3+與P0/_摩爾比配制1-10M的鐵鹽溶液，并按照比例分步加入到磷酸鹽基液中，加熱攪拌，同時加入質量百分比不超過5%的有機添加劑和無機添加劑；④滴加完后，在50°C_200°C下反應O. 5-8小時；⑤反應結束后，用去離子水洗滌離心生成的沉淀物質，然后100°C干燥2小時，最后在 300-600°C下煺火1-10小時，得到磷酸鐵納米粉體。
所述①步驟中混合介質為純水與乙醇、甲醇、乙二醇、異丙醇、丙三醇、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的一種或幾種混合，其中水的體積比> 30%。
所述①步驟中磷酸鹽為磷酸、磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀的一種或幾種。
所述②步驟中的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀的一種或幾種，酸溶液為鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸的一種或幾種。
所述③步驟中Fe3+ : P043_的摩爾比范圍為0.3-1 ;鐵鹽為硝酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵、醋酸鐵的一種或幾種；所述③步驟中有機添加劑為葡萄糖、可溶性淀粉，木薯淀粉、c陽離子醚化淀粉、麥芽糖、果糖、CTAB、SBS的一種或幾種。無機添加劑為硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硝酸錳、硫酸錳、 硝酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷、硝酸鎂、硫酸鎂、硫酸鈣等的一種或幾種。
所述⑤步驟中洗滌沉淀物質所用的去離子水的量為沉淀物質2-10倍，洗滌3-5 次。在干燥箱中80-120°C干燥1-10小時。
本發(fā)明的技術特征1、在以水和乙二醇、丙三醇、乙醇的一種或幾種為溶劑溶解磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、 磷酸或焦磷酸鈉配制一定濃度的磷酸鹽溶液。
2、用氫氧化鈉或硫酸調節(jié)溶液pH為2-6得到磷酸鹽基液A。
3、用硝酸鐵或氯化鐵配制一定濃度的鐵鹽溶液B，與有機添加劑和無機添加劑一起加到磷酸鹽基液中，并用5M的NaOH溶液和5M的鹽酸溶液調節(jié)最終混合物的pH為1_3。
4、在50°C -200°C下攪拌反應O. 5-8小時，反應完成后用去離子水洗滌、離心、并 120°C干燥，得到的粉體在300-600°C下退火2_10h，即可分別得到粒度在30納米 2微米范圍內、分布均勻的磷酸鐵粉體。
實施例一取75mL的超純水溶解O. 4mol磷酸和O.1mol磷酸氫二鈉，用5M氫氧化鈉和濃磷酸溶液調節(jié)溶液PH為4. 0，最終得到IOOmL的5mol/L磷酸鹽基液k10配制2mol/L的硝酸鐵溶液B!。
將IOOmL A1置于三口瓶中90°C油浴恒溫加熱，三口瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將150mL Bp2g葡萄糖、Ig木薯淀粉一同加入到A1中，機械攪拌均勻，再按10mL/min緩慢滴加A IOOmL B1溶液，調節(jié)溶液pH為3. O。滴加完畢后，三ロ瓶在水浴中90°C下恒溫攪拌60分鐘，得到的磷酸鐵沉淀用去離子水洗滌離心4次。前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過最后300°C恒溫3小吋，600°C 5小時即得到無水磷酸鉄。所獲產物的物相純，XRD結果如圖1所示，與標準值JCPDF#50-1635完全吻合。D50粒徑分布在1_2 y m之間，其SEM如圖5所示。粉體顏色如圖9所示。實施例ニ
將超純水和こニ醇按3:1混合，取75mL的混合溶劑溶解0. 3mol磷酸和0. 3mol磷酸氫ニ鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液pH為5. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽基液A2。配制4mol/L的氯化鐵水溶液B2。將IOOmL A2置于三ロ瓶中90°C油浴加熱，三ロ瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將IOOmLB2與2g麥芽糖、Ig SDBS —同加入到A2中，機械攪拌均勻，再按lOmL/min緩慢滴加入IOOmLB1溶液，調節(jié)溶液pH為3. O。在90°C下恒溫攪拌120分鐘，得到的磷酸鐵沉淀用去離子水 洗滌離心4次。前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過最后300°C恒溫3小吋，500°C恒溫8小時即得到無水磷酸鉄。所獲產物的物相純，XRD結果如圖2所示，與標準值JCPDF#50-1635完全吻合。D50粒徑分布在300_500nm之間，其SEM如圖6所示。實施例三
將超純水和こニ醇按3:1混合，取80mL的混合溶劑溶解0. 2mol磷酸和0. 4mol磷酸氫ニ鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液pH為5. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽基液A30配制3mol/L的硝酸鐵水溶液B3。將IOOmL A3置于三ロ瓶中90°C油浴加熱，三ロ瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將IOOmLB3Ug可溶性淀粉、Ig果糖、Ig CTAB—同加入到A3中，機械攪拌均勻，再按10mL/min緩慢滴加入50mL B3溶液，調節(jié)溶液pH為3. 5。在90°C下恒溫攪拌60分鐘，所得沉淀用去離子水洗滌離心4次。前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過300°C恒溫3小吋，600°C恒溫3小時即得到無水磷酸鉄。所獲產物的物相純，XRD結果如圖3所示，與標準值JCPDF#50-1635完全吻合。D50粒徑分布在100_200nm之間，其SEM結果如圖7所示。實施例四
將超純水和丙三醇按3:1混合劑，取75mL的混合溶劑溶解0. 4mol磷酸和0. 2mol磷酸ニ氫鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液pH為4. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽溶液A4。配制3mol/L的硝酸鐵溶液B4。將IOOmL A4置于三ロ瓶中90°C水浴加熱，然后將IOOml B4, IOOml 2M的氫氧化鈉溶液，2g葡萄糖、Ig可溶性淀粉、IgCTAB —同加入到A4中，快速攪拌均勻，并調節(jié)溶液pH維持在3. O。在90°C下恒溫攪拌180分鐘后，所得沉淀用去離子水洗滌離心4次，再120°C下干燥I小吋。粉體經過300°C恒溫3小吋，500°C恒溫4小時即得到無水磷酸鉄。所獲產物的物相純，XRD結果如圖4所示，與標準值JCPDF#50-1635完全吻合。D50粒徑分布在20_70nm之間，略有團聚，其SEM如圖8所示。粉體顏色如圖10所示。
權利要求
1.一種尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于包括以下步驟①在混合介質中配制5-10M(M=摩爾/升)PO43-濃度的磷酸鹽溶液；②用5M的堿溶液和酸溶液調節(jié)磷酸鹽溶液的pH范圍在2-7，得到磷酸鹽基液；③按照Fe3+與P0/_摩爾比配制1-10M的鐵鹽溶液，并按照比例分步加入到磷酸鹽基液中，加熱攪拌，同時加入質量百分比不超過5%的有機添加劑和無機添加劑；④滴加完后，在50°C_200°C下反應O. 5-8小時；⑤反應結束后，用去離子水洗滌離心生成的沉淀物質，然后100°C干燥2小時，最后在 300-600°C下煺火1-10小時，得到磷酸鐵納米粉體。
2.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于 所述①步驟中混合介質為純水與乙醇、甲醇、乙二醇、異丙醇、丙三醇、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的一種或幾種混合，其中水的體積比彡30%。
3.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于 所述①步驟中磷酸鹽為磷酸、磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于 所述②步驟中的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀的一種或幾種，酸溶液為鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于 所述③步驟中Fe3+ : P043_的摩爾比范圍為0.3-1 ;鐵鹽為硝酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵、醋酸鐵的一種或幾種；所述③步驟中有機添加劑為葡萄糖、可溶性淀粉，木薯淀粉、c陽離子醚化淀粉、麥芽糖、果糖、CTAB、SBS的一種或幾種。無機添加劑為硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硝酸錳、硫酸錳、硝酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷、硝酸鎂、硫酸鎂、硫酸鈣等的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于 所述⑤步驟中洗滌沉淀物質所用的去離子水的量為沉淀物質2-10倍，洗滌3-5次。在干燥箱中80-120°C干燥1-10小時。
7.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于 取75mL的超純水溶解O. 4mol磷酸和O.1mol磷酸氫二鈉，用5M氫氧化鈉和濃磷酸溶液調節(jié)溶液PH為4. 0，最終得到IOOmL的5mol/L磷酸鹽基液A1 ;配制2mol/L的硝酸鐵溶液B1 ； 將IOOmL A1置于三口瓶中90°C油浴恒溫加熱，三口瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將150mL B1, 2g葡萄糖、Ig木薯淀粉一同加入到A1中，機械攪拌均勻,再按10mL/min緩慢滴加入IOOmL B1溶液，調節(jié)溶液pH為3. O ;滴加完畢后，三口瓶在水浴中90°C下恒溫攪拌60分鐘，得到的磷酸鐵沉淀用去離子水洗滌離心4次；前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過最后300°C恒溫3小時，600°C 5小時即得到無水磷酸鐵；D50粒徑分布在1_2 μ m之間。
8.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于 將超純水和乙二醇按3:1混合，取75mL的混合溶劑溶解O. 3mol磷酸和O. 3mol磷酸氫二鈉， 用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液pH為5. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽基液A2 ;配制 4mol/L的氯化鐵水溶液氏；將IOOmL A2置于三口瓶中90°C油浴加熱，三口瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將IOOmL 82與28麥芽糖、Ig SDBS—同加入到A2中，機械攪拌均勻，再按IOmL/ min緩慢滴加入IOOmL B1溶液，調節(jié)溶液pH為3. O ;在90°C下恒溫攪拌120分鐘，得到的磷酸鐵沉淀用去離子水洗滌離心4次；前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過最后300°C恒溫3小時，500°C恒溫8小時即得到無水磷酸鐵，D50粒徑分布在300_500nm之間。
9.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于將超純水和乙二醇按3:1混合，取80mL的混合溶劑溶解O. 2mol磷酸和O. 4mol磷酸氫二鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液pH為5. O，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽基液A3。配制3mol/L的硝酸鐵水溶液B3 ;將IOOmL A3置于三口瓶中90°C油浴加熱，三口瓶內溶液溫度穩(wěn)定后，迅速將IOOmL B3、lg可溶性淀粉、Ig果糖、Ig CTAB—同加入到A3中,機械攪拌均勻，再按lOmL/min緩慢滴加入50mL B3溶液，調節(jié)溶液pH為3. 5 ;在90°C下恒溫攪拌60分鐘，所得沉淀用去離子水洗滌離心4次；前驅物在120°C下干燥I小時，所得粉體先后經過300°C恒溫3小時，600°C恒溫3小時即得到無水磷酸鐵，D50粒徑分布在100_200nm之間。
10.根據權利要求1所述的尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體的生產方法，其特征在于將超純水和丙三醇按3:1混合劑，取75mL的混合溶劑溶解O. 4mol磷酸和O. 2mol磷酸二氫鈉，用5M氫氧化鈉溶液和濃磷酸調節(jié)溶液pH為4. 0，得到IOOmL的6mol/L磷酸鹽溶液A4 ;配制3mol/L的硝酸鐵溶液B4 ;將IOOmL A4置于三口瓶中90°C水浴加熱，然后將IOOmlB4, IOOml 2M的氫氧化鈉溶液，2g葡萄糖、Ig可溶性淀粉、IgCTAB —同加入到A4中，快速攪拌均勻，并調節(jié)溶液pH維持在3. O ;在90°C下恒溫攪拌180分鐘后，所得沉淀用去離子水洗滌離心4次，再120°C下干燥I小時；粉體經過300°C恒溫3小時，500°C恒溫4小時即得到無水磷酸鐵，D50粒徑分布在20-70nm之間，略有團聚。
全文摘要
本發(fā)明公開一種尺寸、粒度可控的磷酸鐵納米粉體生產方法。電池級磷酸鐵生產工藝普遍存在尺寸偏大，物相不純，工藝復雜，生產成本高等缺點，特別是物相中攜帶一定比例的結晶水，將直接導致后期合成的磷酸亞鐵鋰粉體的物相和性能等不穩(wěn)定。本發(fā)明的合成工藝為在一定的pH范圍內配制出磷酸鹽有機/純水混合基液，加入多種添加劑，在恒定溫度下分步加入鐵鹽溶液，滴加過程調節(jié)溶液pH，恒溫攪拌一定時間。產物經過抽濾、洗滌、干燥，最后在300℃-600℃退火一定時間得到磷酸鐵納米粉體。本發(fā)明方法生產的磷酸鐵納米粉體尺寸、組分可控，工藝簡單，成本低，粉體活性高，易于放大生產，極具市場競爭力。
文檔編號B82Y30/00GK103011117SQ201210501349
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權日2012年11月30日
發(fā)明者楊立山, 丁軼 申請人:山東天潤豐新能源科技有限公司