FePO₄/高分子裂解碳复合材料及其制备方法以及NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及FePO₄/高分子裂解碳复合材料及其制备方法以及NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料及其制备方法。是在硫酸亚铁与磷酸的混合物水溶液中，空气作为氧化剂，搅拌反应生成含有铵根、氢氧根和结晶水的结晶态复合物NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O；与此同时，加入高分子的溶液、乳液、聚合单体和引发剂中至少一种，使高分子与NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O原位复合共沉淀，制得NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料；再经固液分离、洗涤、烘干、惰性气氛中焙烧，使NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O分解转化为FePO₄，高分子热裂解为碳，制得FePO₄/高分子裂解碳复合材料。该FePO₄/高分子裂解碳复合材料为前驱体制备所得磷酸铁锂正极材料的导电性显著改善，有利于提高材料的高倍率性能和低温性能；是制备磷酸铁锂正极材料更理想的前驱体。

主权项

一种FePO₄/高分子裂解碳复合材料，其特征在于：所述FePO₄为具有正交晶型的无水FePO₄，所述高分子裂解碳为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺中的至少一种高分子在惰性气体气氛下高温焙烧的热裂解碳；该复合材料是先通过原位复合法制备NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料，再在惰性气体气氛中焙烧，使NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O分解转化为FePO₄，高分子热裂解为碳，制得FePO₄/高分子裂解碳复合材料；所述NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料的高分子为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺中的至少一种；NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O为含有铵根、氢氧根和结晶水的结晶态复合物；所述NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料的制备是在硫酸亚铁与磷酸的混合物水溶液中，加入氨水调节溶液的pH值，同时通入空气作为氧化剂，搅拌反应生成含有铵根、氢氧根和结晶水的结晶态复合物NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O；与此同时，在反应体系中加入高分子溶液或高分子乳液或高分子聚合单体和引发剂，使高分子与NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O原位复合共沉淀；再经固液分离、洗涤、烘干得到NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料；所述FePO₄/高分子裂解碳复合材料的制备步骤如下：a、配制硫酸亚铁与磷酸混合水溶液；b、配制氨水溶液；c、配制高分子溶液、高分子乳液、高分子聚合单体溶液和引发剂溶液；d、将上述配制好的硫酸亚铁与磷酸混合水溶液、氨水溶液用泵分别连续输入到带搅拌的反应器中；同时用泵向反应器中连续输入高分子溶液或高分子乳液或高分子聚合单体溶液和引发剂溶液；通过空气压缩机，以一定流量向反应器中输入空气；通过恒温水浴，控制调节反应器内反应液的温度并保持在50‑80℃范围内恒定；恒定硫酸亚铁与磷酸混合水溶液、高分子溶液或高分子乳液或高分子聚合单体溶液和引发剂溶液以及空气的流量，控制调节反应器内反应液的pH值为5.5‑6.5并保持恒定；加料完成，继续搅拌陈化并持续通入空气氧化；反应生成结晶态复合物NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O，同时与高分子原位复合；e、将上步所得物料转入固液分离器中进行固液分离，用去离子水洗涤固液分离所得的固体产物，直至用BaCl₂溶液检测不出洗涤水中的SO₄^2‑；洗涤后的产物在烘箱中于80‑120℃干燥2‑10小时，得到NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料粉体；f、将NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O/高分子复合材料粉体置于惰性气体气氛中，500‑600℃下焙烧2‑24小时，使NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2H₂O分解转化为FePO₄，高分子热裂解为碳，制得FePO₄/高分子裂解碳复合材料。