湿法磷酸和钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁锂的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:artec1
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磷酸铁锂由于安全无毒、环境友好、比容量高等优点被认为是新一代锂离子电池正极材料,但是研究出性能优良且价格低廉的磷酸铁锂前驱体一直是限制其进一步发展的难题。本实验以钛白副产硫酸亚铁和湿法磷酸为原料,通过共沉淀法制备磷酸铁锂前驱体,前驱体通过煅烧得到磷酸铁锂,不仅降低了合成成本,并且对于解决目前钛白生产的废副硫酸亚铁的回收利用问题具有重要意义。而用湿法磷酸作为磷源通过共沉淀法合成前驱体,合成工艺相对简单,易于操作。因此,本实验具有很重要的意义和应用价值。首先,本论文以分析纯FeSO4·7H2O、H3PO4、LiO H·H2O为原料,用共沉淀法制备了磷酸铁锂前驱体,通过研究,结果表明,制备磷酸铁锂前驱体的优化工艺条件为:锂摩尔投料量为0.084mol,磷摩尔投料量为0.03mol,铁摩尔投料量为0.025mol,反应时间为1h,反应温度为30oC,陈化时间为2h。在优化的工艺条件下,前驱体的比例最接近1:1:1。通过XRD、热重、粒径分析,结果表明:制备的前驱体为磷酸亚铁和磷酸锂的混合物,在500℃之后前驱体重量损失趋于平稳,体积平均粒径为4.96um。其次,为了制备出性能优良的磷酸铁锂,前驱体在掺杂7%的蔗糖后置于管式炉中煅烧得到LiFePO4/C粉体材料,对前驱体的煅烧时间和煅烧温度进行了研究。研究表明:优化的煅烧温度是750oC,优化的煅烧时间是8h。最后,用钛白副产硫酸亚铁和湿法磷酸为原料,用蔗糖作为碳源,通过共沉淀法制备磷酸铁锂前驱体,研究表明,制备前驱体的优化工艺条件为:锂摩尔投料量为0.24mol,磷摩尔投料量为0.03mol,铁摩尔投料量为0.025mol。在优化的工艺条件下,前驱体的比例最接近1:1:1。再用自制的前驱体通过煅烧制备LiFePO 4/C粉体材料,对制备的材料采用XRD、S EM、电化学性能测试、循环伏安测试进行表征,结果表明:制备出来的材料是完整的球形结构,且与磷酸铁锂标准图谱(81-1173)对比后基本一致。在0.1C倍率下首次放电比容量达到了112.0Ah·k g-1,在经过十次循环后比容量不但没有减少反而在增加,表现出了优异的电化学性能。样品的循环伏安曲线是一对对称性很好的氧化还原峰,循环4圈之后的峰基本重合,说明样品内部的极化较小。
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