[0005] 本发明的目的在于提供一种不需要后期处理,并且工艺设备简单,反应周期短,可重复性高的球状LiFePO4微晶的制备方法。
[0006] 为达到上述目的,本发明采用的制备方法是:
[0007] 1)首先,向蒸馏水中通入氮气得到溶氧量较小的蒸馏水A;
[0008] 2)分别将分析纯的Li2CO3、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O按照Li∶PO4∶Fe=(0.8~5)∶(1~6)∶(0.5~3)的摩尔比加入蒸馏水A中密封后置于恒温加热磁力搅拌器上搅
2+
拌配制成Fe 浓度为0.05~0.5mol/L的溶液B;
[0009] 3)按Li2CO3和FeC2O4·2H2O质量之和与柠檬酸为1∶(0.5~5)的质量比向溶液B中加入分析纯的柠檬酸(C6H8O7·H2O),常温下磁力搅拌均匀得溶液C; [0010] 4)调节溶液C的pH值至3.0~12.0得反应液D;
[0011] 5)将反应液D倒入微波水热釜中,填充比控制在67%,密封微波水热釜,将其放入温压双控微波水热反应仪中反应,选择控温模式或控压模式进行反应,温控模式的温度控制在140~220℃,控压模式水热压力控制在0.5~4.0MPa,微波功率控制在500~1000w,反应时间为10~120min,反应结束后,自然冷却至室温;
[0012] 6)打开水热釜,将所得反应液离心分离后分别用去离子水和无水乙醇清洗后,放入60~100℃的真空干燥箱内干燥得球状LiFePO4微晶。
[0013] 微波水热法作为一种快速制备粒径分布窄、形貌均一的纳米粒子的方法,具有其他一些方法不可比拟的优越性,是新型的纳米粉体材料制备方法。本发明结合微波法和水热法的双重优点,反应时间更短、反应温度更低,并且微波的非热效应影响产物晶型的形成。合成的粉体具有粒径分布窄,分散性好,团聚少,颗粒完整等优点。本发明反应在液相中一次完成,不需要后期处理,并且工艺设备简单,反应周期短,可重复性高。制备过程中通过控制不同的反应温度,成功制备出了具有准球形的LiFePO4微晶。有效的提高的粉体的电性能,使其1C放电比容量达到160mAh/g并具有稳定的循环性能。该方法反应周期短、反应温度低,大大降低了能耗,节约了成本,并且操作简单,重复性好,适合大规模生产。 附图说明
[0014] 图1为实施例1所制备的球状LiFePO4微晶的X-射线衍射(XRD)图谱。其中横坐标为2θ角,单位为°;纵坐标为衍射强度,单位为 a.u.;
[0015] 图2为实施例1所制备的球状LiFePO4微晶的场发射扫描电镜(FE-SEM)照片。 [0016] 具体实施方法
[0017] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0018] 实施例1:
[0019] 1)首先,向蒸馏水中通入氮气得到溶氧量较小的蒸馏水A;
[0020] 2)分别将分析纯的Li2CO3、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O按照Li∶PO4∶Fe=3∶1∶1的2+
摩尔比加入蒸馏水A中密封后置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌配制成Fe 浓度为0.3mol/L的溶液B;
[0021] 3)按Li2CO3和FeC2O4·2H2O质量之和与柠檬酸为1∶0.8的质量比向溶液B中加入分析纯的柠檬酸(C6H8O7·H2O),常温下磁力搅拌均匀得溶液C;
[0022] 4)调节溶液C的pH值至8.0得反应液D;
[0023] 5)将反应液D倒入微波水热釜中,填充比控制在67%,密封微波水热釜,将其放入温压双控微波水热反应仪中反应,选择控温模式或控压模式进行反应,温控模式的温度控制在180℃,控压模式水热压力控制在2MPa,微波功率控制在500w,反应时间为30min,反应结束后,自然冷却至室温;
[0024] 6)打开水热釜,将所得反应液离心分离后分别用去离子水和无水乙醇清洗后,放入60℃的真空干燥箱内干燥得球状LiFePO4微晶。
[0025] 将所得的球状LiFePO4微晶用日本理学D/max2000PC X-射线衍 射仪分析样品(图1),所得产物XRD图谱与LiFePO4标准图谱(40-1499)对应的很好;将该样品用日本JEOL公司生产的JSM-6390A型扫描电子显微镜(图2)进行观察,从照片可以看出所制备的LiFePO4的形貌为球状的LiFePO4晶体,大小均匀。
[0026] 实施例2:
[0027] 1)首先,向蒸馏水中通入氮气得到溶氧量较小的蒸馏水A;
[0028] 2)分别 将分析 纯的Li2CO3、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O按 照Li∶PO4∶Fe =0.8∶1.5∶0.5的摩尔比加入蒸馏水A中密封后置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌配制成
2+
Fe 浓度为0.05mol/L的溶液B;
[0029] 3)按Li2CO3和FeC2O4·2H2O质量之和与柠檬酸为1∶0.5的质量比向溶液B中加入分析纯的柠檬酸(C6H8O7·H2O),常温下磁力搅拌均匀得溶液C;
[0030] 4)调节溶液C的pH值至3.0得反应液D;
[0031] 5)将反应液D倒入微波水热釜中,填充比控制在67%,密封微波水热釜,将其放入温压双控微波水热反应仪中反应,选择控温模式或控压模式进行反应,温控模式的温度控制在140℃,控压模式水热压力控制在0.5MPa,微波功率控制在800w,反应时间为120min,反应结束后,自然冷却至室温;
[0032] 6)打开水热釜,将所得反应液离心分离后分别用去离子水和无水乙醇清洗后,放入90℃的真空干燥箱内干燥得球状LiFePO4微晶。
[0033] 实施例3:
[0034] 1)首先,向蒸馏水中通入氮气得到溶氧量较小的蒸馏水A;
[0035] 2)分别将分析纯的Li2CO3、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O按照Li∶PO4∶Fe=5∶4∶3的2+
摩尔比加入蒸馏水A中密封后置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌配制成Fe 浓度为0.1mol/L的溶液B;
[0036] 3)按Li2CO3和FeC2O4·2H2O质量之和与柠檬酸为1∶1的质量比向溶液B中加入分析纯的柠檬酸(C6H8O7·H2O),常温下磁力搅拌均匀得溶液C;
[0037] 4)调节溶液C的pH值至6.0得反应液D;
[0038] 5)将反应液D倒入微波水热釜中,填充比控制在67%,密封微波水热釜,将其放入温压双控微波水热反应仪中反应,选择控温模式或控压模式进行反应,温控模式的温度控制在200℃,控压模式水热压力控制在3.0MPa,微波功率控制在1000w,反应时间为90min,反应结束后,自然冷却至室温;
[0039] 6)打开水热釜,将所得反应液离心分离后分别用去离子水和无水乙醇清洗后,放入70℃的真空干燥箱内干燥得球状LiFePO4微晶。
[0040] 实施例4:
[0041] 1)首先,向蒸馏水中通入氮气得到溶氧量较小的蒸馏水A;
[0042] 2)分别将分析纯的Li2CO3、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O按照Li∶PO4∶Fe=1∶2∶2的2+
摩尔比加入蒸馏水A中密封后置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌配制成Fe 浓度为0.4mol/L的溶液B;
[0043] 3)按Li2CO3和FeC2O4·2H2O质量之和与柠檬酸为1∶3的质量比向溶液B中加入分析纯的柠檬酸(C6H8O7·H2O),常温下磁力搅拌均匀得溶液C;
[0044] 4)调节溶液C的pH值至9.0得反应液D;
[0045] 5)将反应液D倒入微波水热釜中,填充比控制在67%,密封微波水热釜,将其放入温压双控微波水热反应仪中反应,选择控温模式或控压模式进行反应,温控模式的温度控制在220℃,控压模式水热压力控制在4.0MPa,微波功率控制在600w,反应时间为10min,反应结束后,自然冷却至室温;
[0046] 6)打开水热釜,将所得反应液离心分离后分别用去离子水和无水乙醇清洗后,放入100℃的真空干燥箱内干燥得球状LiFePO4微晶。
[0047] 实施例5:
[0048] 1)首先,向蒸馏水中通入氮气得到溶氧量较小的蒸馏水A;
[0049] 2)分别将分析纯的Li2CO3、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O按照Li∶PO4∶Fe=4∶6∶2.52+
的摩尔比加入蒸馏水A中密封后置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌配制成Fe 浓度为
0.5mol/L的溶液B;
[0050] 3)按Li2CO3和FeC2O4·2H2O质量之和与柠檬酸为1∶5的质量比向溶液B中加入分析纯的柠檬酸(C6H8O7·H2O),常温下磁力搅拌均匀得溶液C;
[0051] 4)调节溶液C的pH值至12.0得反应液D;
[0052] 5)将反应液D倒入微波水热釜中,填充比控制在67%,密封微波水热釜,将其放入温压双控微波水热反应仪中反应,选择控温模式或控压模式进行反应,温控模式的温度控制在160℃,控压模式水热压力控制在1.0MPa,微波功率控制在900w,反应时间为60min,反应结束后,自然冷却至室温;
[0053] 6)打开水热釜,将所得反应液离心分离后分别用去离子水和无水乙醇清洗后,放入80℃的真空干燥箱内干燥得球状LiFePO4微晶。