本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，具體涉及一種采用椰殼纖維制備磷酸鐵鋰材料的方法。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)有的鋰離子電池正極材料中，磷酸鐵鋰在安全性能、環(huán)保性能、高性價(jià)比、具有較高容量以及循環(huán)性能方面具有一定的優(yōu)越性能，且具有較高電位?，F(xiàn)已成為制造鋰離子電池的主要正極材料，在電力儲(chǔ)備、動(dòng)力汽車、混合能源等市場具有較大份額。未來一段時(shí)間也將成為制備鋰離子電池主流的正極材料。新能源的開發(fā)與研究是我國乃至全球關(guān)注的重點(diǎn)，而鋰離子電池提供了的可能與方向,而正極材料對鋰離子電池的比容量與循環(huán)性能有著決定性的作用。因此致力于研究和開發(fā)磷酸鐵鋰正極材料低成本規(guī)模化生產(chǎn)工藝，對推動(dòng)和加快我國磷酸鐵鋰材料產(chǎn)業(yè)化步伐，促進(jìn)我國動(dòng)力電池及新能源汽車等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展有重要意義。然而，磷酸鐵鋰不是優(yōu)良的導(dǎo)電材料，其電阻率較高，無法正常發(fā)揮出其應(yīng)有的容量以及其優(yōu)良的循環(huán)性能。有鑒于此，對磷酸鐵鋰材料進(jìn)行一定含量的碳摻雜與包覆具有非常重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，現(xiàn)提供一種形貌與粒徑均一性好，且容易控制，電化學(xué)性能優(yōu)良的采用椰殼纖維制備磷酸鐵鋰材料的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種采用椰殼纖維制備磷酸鐵鋰材料的方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：采用處理后的椰殼纖維作為碳源，經(jīng)過噴霧造粒的方法制備得到磷酸鐵鋰材料，具體步驟如下：（1）將切碎的椰殼纖維先用50%的H2O2溶液進(jìn)行浸泡，再經(jīng)一次水洗、酸泡和二次水洗，所述二次水洗椰殼纖維至PH為6～7時(shí)，進(jìn)行真空冷凍干燥，然后將冷凍干燥后的椰殼纖維用木粉機(jī)粉粹，將粉碎后的粉末過篩網(wǎng)，得到椰殼纖維粉末；（2）將FePO4、LiOH和步驟（1）所得的椰殼纖維粉末進(jìn)行混合，然后向其中加入增稠分散劑羥乙基纖維素和水，一并放于行星式球磨機(jī)中研磨，得到混合均勻的漿料；（3）將由步驟（2）所得的均勻的漿料用特種噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒干燥，得到一定目數(shù)干燥后的材料；（4）將由步驟（3）所得干燥后的材料在管式爐中，含有還原氣體的保護(hù)氣氣氛下還原，再于無還原氣體的保護(hù)氣中高溫煅燒，完成磷酸鐵鋰材料的制備。進(jìn)一步的，所述步驟（1）中酸泡的溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸、硫酸、硝酸中的一種。進(jìn)一步的，所述步驟（1）中真空冷凍干燥時(shí)，輔熱的升溫速率0.5℃/h，之后保持溫度為-40℃～-25℃溫度區(qū)間70h。進(jìn)一步的，所述步驟（1）中粉粹后的椰殼纖維需要進(jìn)行過篩處理，所述過篩網(wǎng)目數(shù)為100目，取通過篩網(wǎng)的椰殼纖維粉末。進(jìn)一步的，所述步驟（2）中加入的FePO4與LiOH的摩爾比為1:1.0～1.1。進(jìn)一步的，所述步驟（2）中加入羥乙基纖維素的量與椰殼纖維的質(zhì)量比為1:2～3。進(jìn)一步的，所述步驟（2）中行星式球磨機(jī)中漿料的固含量在15%～30%，所述行星式球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分，所述球磨總時(shí)間為4～8小時(shí)。進(jìn)一步的，所述步驟（3）中噴霧造粒器的入口溫度為270～300℃，出口溫度為120～150℃，漿料的固含量為15%～30%。進(jìn)一步的，所述步驟（4）中還原保護(hù)氣氛為5%H2與95%He的混合氣體，還原溫度為400～450℃，還原時(shí)間為15～20h。進(jìn)一步的，所述步驟（4）中煅燒保護(hù)氣體為氬氣、氮?dú)?、氦氣中一種，所述煅燒溫度為先500℃煅燒2～3h，再升溫至750～800℃煅燒10h。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過采用磷酸鐵與氫氧化鋰作為合成材料的鐵、鋰和磷源，羥乙基纖維素和椰殼纖維粉末分別作為分散劑和碳源，利用噴霧造粒的方法，制備出材料的形貌與粒徑均一性較好且易控制，電化學(xué)性能優(yōu)良。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的XRD圖譜；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的電子掃描電鏡圖譜。具體實(shí)施方式以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。如圖1和圖2所示，一種采用椰殼纖維制備磷酸鐵鋰材料的方法，采用處理后的椰殼纖維作為碳源，經(jīng)過噴霧造粒的方法制備得到磷酸鐵鋰材料，具體步驟如下：（1）將切碎的椰殼纖維先用50%的H2O2溶液進(jìn)行浸泡，再經(jīng)一次水洗、酸泡和二次水洗，二次水洗椰殼纖維至PH為6～7時(shí)，進(jìn)行真空冷凍干燥，然后將冷凍干燥后的椰殼纖維用木粉機(jī)粉粹，將粉碎后的粉末過篩網(wǎng)，得到椰殼纖維粉末；（2）將FePO4、LiOH和步驟（1）所得的椰殼纖維粉末進(jìn)行混合，然后向其中加入增稠分散劑羥乙基纖維素和水，一并放于行星式球磨機(jī)中研磨，得到混合均勻的漿料；（3）將由步驟（2）所得的均勻的漿料用特種噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒干燥，得到一定目數(shù)干燥后的材料；（4）將由步驟（3）所得干燥后的材料在管式爐中，含有還原氣體的保護(hù)氣氣氛下還原，再于無還原氣體的保護(hù)氣中高溫煅燒，完成磷酸鐵鋰材料的制備。優(yōu)選的，步驟（1）中酸泡的溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸、硫酸、硝酸中的一種。優(yōu)選的，步驟（1）中真空冷凍干燥時(shí)，輔熱的升溫速率0.5℃/h，之后保持溫度為-40℃～-25℃溫度區(qū)間70h。優(yōu)選的，步驟（1）中粉粹后的椰殼纖維需要進(jìn)行過篩處理，過篩網(wǎng)目數(shù)為100目，取通過篩網(wǎng)的椰殼纖維粉末。優(yōu)選的，步驟（2）中加入的FePO4與LiOH的摩爾比為1:1.0～1.1。優(yōu)選的，步驟（2）中加入羥乙基纖維素的量與椰殼纖維的質(zhì)量比為1:2～3。優(yōu)選的，步驟（2）中行星式球磨機(jī)中漿料的固含量在15%～30%，行星式球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分，球磨總時(shí)間為4～8小時(shí)。優(yōu)選的，步驟（3）中噴霧造粒器的入口溫度為270～300℃，出口溫度為120～150℃，漿料的固含量為15%～30%。優(yōu)選的，步驟（4）中還原保護(hù)氣氛為5%H2與95%He的混合氣體，還原溫度為400～450℃，還原時(shí)間為15～20h。優(yōu)選的，步驟（4）中煅燒保護(hù)氣體為氬氣、氮?dú)狻⒑庵幸环N，煅燒溫度為先500℃煅燒2～3h，再升溫至750～800℃煅燒10h。實(shí)施例1將切碎的椰殼纖維先用50%的H2O2溶液進(jìn)行浸泡，再經(jīng)水洗、10%鹽酸水溶液浸泡24h、水洗，水洗至PH為6～7后，進(jìn)行真空冷凍干燥；將冷凍干燥后的椰殼纖維用木粉機(jī)粉粹，將粉碎后的粉末過100目篩網(wǎng)，得到100目大小的椰殼纖維粉末；按摩爾比為1:1的比例分別加入151g的FePO4與24g的LiOH，同時(shí)以質(zhì)量比為2:1的比例分別加入椰殼纖維粉末30g和羥乙基纖維素15g，加入1250g水制成固含量為15%的漿液于行星式球磨機(jī)中以轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘研磨5小時(shí)；將球磨均勻的漿料用特種噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒干燥，噴霧造粒干燥進(jìn)口溫度為270℃，出口溫度為120℃。將噴霧干燥后的材料在管式爐中，5%氫氣和95%氬氣混合氣氛下條件下450℃煅燒15h，再于純氬氣氛下煅燒溫度為500℃先煅燒2～3h，再升溫至750～800℃煅燒10h，得到所要制備的磷酸鐵鋰材料。實(shí)施例2將切碎的椰殼纖維先用50%的H2O2溶液進(jìn)行浸泡，再經(jīng)水洗、10%鹽酸水溶液浸泡24h、水洗，水洗至PH為6～7后，進(jìn)行真空冷凍干燥。將冷凍干燥后的椰殼纖維用木粉機(jī)粉粹，將粉碎后的粉末過100目篩網(wǎng)，得到100目大小的椰殼纖維粉末。按摩爾比為1:1的比例分別加入151g的FePO4與24g的LiOH，同時(shí)以質(zhì)量比為2:1的比例分別加入椰殼纖維粉末47g和羥乙基纖維素23g，加入1388g水制成固含量為15%的漿液于行星式球磨機(jī)中以轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘研磨5小時(shí)。將球磨均勻的漿料用特種噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒干燥，噴霧造粒干燥進(jìn)口溫度為270℃，出口溫度為120℃。將噴霧干燥后的材料在管式爐中，5%氫氣和95%氬氣混合氣氛下條件下450℃煅燒15h，再于純氬氣氛下煅燒溫度為500℃先煅燒2h，再升溫至750～800℃煅燒10h。得到所要制備的磷酸鐵鋰材料。實(shí)施例3將切碎的椰殼纖維先用50%的H2O2溶液進(jìn)行浸泡，再經(jīng)水洗、10%鹽酸水溶液浸泡24h、水洗，水洗至PH為6～7后，進(jìn)行真空冷凍干燥。將冷凍干燥后的椰殼纖維用木粉機(jī)粉粹，將粉碎后的粉末過100目篩網(wǎng)，得到100目大小的椰殼纖維粉末。按摩爾比為1:1.1的比例分別加入151g的FePO4與26g的LiOH，同時(shí)以質(zhì)量比為2:1的比例分別加入椰殼纖維粉末30g和羥乙基纖維素15g，加入1255g水制成固含量為15%的漿液于行星式球磨機(jī)中以轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘研磨5小時(shí)。將球磨均勻的漿料用特種噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒干燥，噴霧造粒干燥進(jìn)口溫度為270℃，出口溫度為120℃。將噴霧干燥后的材料在管式爐中，5%氫氣和95%氬氣混合氣氛下條件下450℃煅燒15h，再于純氬氣氛下煅燒溫度為500℃先煅燒2h，再升溫至750～800℃煅燒10h。得到所要制備的磷酸鐵鋰材料。實(shí)施例4將切碎的椰殼纖維先用50%的H2O2溶液進(jìn)行浸泡，再經(jīng)水洗、10%鹽酸水溶液浸泡24h、水洗，水洗至PH為6～7后，進(jìn)行真空冷凍干燥。將冷凍干燥后的椰殼纖維用木粉機(jī)粉粹，將粉碎后的粉末過100目篩網(wǎng)，得到100目大小的椰殼纖維粉末。按摩爾比為1:1的比例分別加入151g的FePO4與24g的LiOH，同時(shí)以質(zhì)量比為3:1的比例分別加入椰殼纖維粉末33g和羥乙基纖維素11g，加入1247g水制成固含量為15%的漿液于行星式球磨機(jī)中以轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘研磨5小時(shí)。將球磨均勻的漿料用特種噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒干燥，噴霧造粒干燥進(jìn)口溫度為270℃，出口溫度為120℃。將噴霧干燥后的材料在管式爐中，5%氫氣和95%氬氣混合氣氛下條件下450℃煅燒15h，再于純氬氣氛下煅燒溫度為500℃先煅燒2h，再升溫至750～800℃煅燒10h。得到所要制備的磷酸鐵鋰材料。實(shí)施例5將切碎的椰殼纖維先用50%的H2O2溶液進(jìn)行浸泡，再經(jīng)水洗、10%鹽酸水溶液浸泡24h、水洗，水洗至PH為6～7后，進(jìn)行真空冷凍干燥。將冷凍干燥后的椰殼纖維用木粉機(jī)粉粹，將粉碎后的粉末過100目篩網(wǎng)，得到100目大小的椰殼纖維粉末。按摩爾比為1:1的比例分別加入151g的FePO4與24g的LiOH，同時(shí)以質(zhì)量比為2:1的比例分別加入椰殼纖維粉末30g和羥乙基纖維素15g，加入880g水制成固含量為20%的漿液于行星式球磨機(jī)中以轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘研磨5小時(shí)。將球磨均勻的漿料用特種噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒干燥，噴霧造粒干燥進(jìn)口溫度為270℃，出口溫度為120℃。將噴霧干燥后的材料在管式爐中，5%氫氣和95%氬氣混合氣氛下條件下450℃煅燒20h，再于純氬氣氛下煅燒溫度為500℃先煅燒2h，再升溫至750～800℃煅燒10h。得到所要制備的磷酸鐵鋰材料。由上述實(shí)施例可以得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)如下表所示：測試編號(hào)椰殼纖維與羥乙基纖維素質(zhì)量比椰殼纖維質(zhì)量（g）羥乙基纖維素質(zhì)量（g）成品磷酸鐵鋰碳質(zhì)量含量（%）實(shí)施例12:130154.5實(shí)施例22:147236.8實(shí)施例32:130154.3實(shí)施例43:133113.8實(shí)施例52:130154.1由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4和實(shí)施例5的成品磷酸鐵鋰碳質(zhì)量含量均符合要求。本發(fā)明通過采用磷酸鐵與氫氧化鋰作為合成材料的鐵、鋰和磷源，羥乙基纖維素和椰殼纖維粉末分別作為分散劑和碳源，利用噴霧造粒的方法，制備出材料的形貌與粒徑均一性較好且易控制，電化學(xué)性能優(yōu)良。上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3