鋰過渡金屬磷酸鹽的制備方法技術

本發明專利技術公開一種鋰過渡金屬磷酸鹽的制備方法。所公開的鋰過渡金屬磷酸鹽的制備方法包括：混合步驟，把包括鋰、過渡金屬及磷酸的反應原料注入反應器，在所述反應器內，以分子水平進行混合(mixing?at?the?molecular?level)；以及晶核生成步驟，在所述反應器內，使所述反應原料發生化學反應(chemicalreaction)，生成晶核(nucleating)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術公開一種。尤其公開一種包括以下步驟的把包括鋰、過渡金屬及磷酸的反應原料注入反應器，以分子水平進行混合(mixing at the molecular level),使得發生化學反應(chemicalreaction),生成晶核(nucleating)。
技術介紹
鋰過渡金屬磷酸鹽(LiMPO4 M為過渡金屬，以下簡稱LMP)是有望用作鋰二次電池的陽極活性物質的物質。作為這種LMP的制備方法，例如有固相法及溶膠凝膠法。 所述固相法作為混合固相的反應原料進行熱處理制造LMP的方法，熱處理溫度高，為制造均勻的納米粒子，需使用數百納米以下微粒的反應原料，因此，存在對反應原料的依賴度提高，價格競爭力下降的問題。另外，就固相法的情形而言，熱處理本身也需要在還原氣氛下進行，因而需要格外注意。另外，LMP由于材料特性上的原因，導電率低，為體現電池特性，需要在LMP粒子的表面涂布導電性材料，在使用固相法的情況下，存在這種表面涂布難的問題。所述溶膠凝膠法(Sol-Gel)作為在把金屬醇鹽原料制成溶膠狀態后，通過縮合反應使得凝膠化，然后進行干燥及熱處理來制造LMP的方法，由于使用的反應原料的價格高，是基于有機溶劑的反應，所以制造費用高。
技術實現思路
要解決的技術問題本專利技術的一個實施方式提供一種包括以下步驟的把包括鋰、過渡金屬及磷酸的反應原料注入反應器，以分子水平進行混合(mixing at themolecular level),使得發生化學反應(chemical reaction),生成晶核(nucleating)。解決問題的技術方案本專利技術的一個方面提供一種，包括混合步驟，把包括鋰、過渡金屬及磷酸的反應原料注入反應器，在所述反應器內，以分子水平進行混合(mixing at the molecular level);以及晶核生成步驟，在所述反應器內，使所述反應原料發生化學反應(chemicalreaction),生成晶核(nucleating)。所述過渡金屬可以包括選自由Fe、Mn、Co及Ni構成的組的至少I種。所述化學反應可以是酸堿反應。所述反應原料可以以溶液形態及懸浮液形態中的至少一種形態注入所述反應器。所述反應原料可以包括酸性原料及堿性原料，所述酸性原料可以通過第一原料注入管線注入所述反應器，所述堿性原料可以通過第二原料注入管線注入所述反應器。所述酸性原料可以包括鋰、過渡金屬及磷酸，所述堿性原料可以包括無機堿。所述酸性原料可以包括過渡金屬及磷酸，所述堿性原料可以包括鋰。所述酸性原料可以包括鋰及磷酸，所述堿性原料可以包括過渡金屬。所述堿性原料可以包括鋰及過渡金屬，所述酸性原料可以包括磷酸。所述分子水平的混合所需的時間(Tm)可以比所述晶核生成所需的時間(Tn)短。所述Tm可以為1(Γ 00μ S，所述Tn可以為Ims以下。所述反應器的內部溫度可以保持在(T90°C。所述反應原料中，相對于磷酸的鋰+過渡金屬的摩爾比((Li+M)/磷酸)可以為I. 5 2. 5。在所述反應器內，所述反應原料的滯留時間可以為lmiTlOs。 所述反應器可以是具備限定內部空間的室(chamber)、配置于所述室內并填充有多孔性填充材料的可旋轉的透過性填充床(permeable packed bed)、將所述反應原料注入所述內部空間的至少I個原料注入管線、以及從所述內部空間排出漿料的漿料排出口的超重力方定轉填料床反應器(high gravity rotating packedbed reactor)。所述反應器可以進一步配備從所述內部空間排出氣體的氣體排出口。所述多孔性填充材料可以包括鈦。所述透過性填充床的離心加速度可以保持在1(T100，OOOm/s2。所述鋰過渡金屬磷酸鹽可以具有橄欖石型晶體結構(olivine typecrystalstructure)。有益效果根據本專利技術的一個實施方式，通過包括把包括鋰、過渡金屬及磷酸的反應原料注入反應器，以分子水平進行混合(mixing at the molecular level),使得發生化學反應(chemical reaction),生成晶核(nucleating)這樣的步驟,從而能夠提供一種能夠以低廉的費用大量生產粒度分布均一且純度高的LMP的。附圖說明圖I是簡要顯示本專利技術一個實施方式的中使用的超重力旋轉填充床反應器的剖面圖。圖2是本專利技術實施例I制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的TEM照片。圖3是本專利技術實施例I制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的XRD衍射圖。圖4是本專利技術實施例2制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的TEM照片。圖5是本專利技術實施例2制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的XRD衍射圖。圖6是本專利技術實施例3制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的TEM照片。圖7是本專利技術實施例3制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的XRD衍射圖。圖8是本專利技術實施例4制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的TEM照片。圖9是本專利技術實施例4制備的鋰過渡金屬磷酸鹽納米粒子的XRD衍射圖。具體實施例方式接下來，就本專利技術一個實施方式的進行詳細說明。本專利技術一個實施方式的包括混合步驟，把包括鋰、過渡金屬及磷酸的反應原料注入反應器，在所述反應器內，以分子水平進行混合(mixingat the molecular level);以及晶核生成步驟,在所述反應器內，使所述反應原料發生化學反應(chemical reaction),生成晶核(nucleating),使之生長(crystal growing)成納米大小。之后，通過對所述反應中排出的漿料進行過濾、清洗、干燥及/或熱處理，能夠獲得均一的納米大小的鋰過渡金屬磷酸鹽(LMP)。在本說明書中，所謂“鋰”，根據情況，是指鋰化合物、鋰原子及/或鋰離子，所謂“過渡金屬”，根據情況，是指過渡金屬化合物、過渡金屬原子及/或過渡金屬離子。另外，所述過渡金屬可以包括選自由Fe、Mn、Co及Ni構成的組中的至少I種。另外，在本說明書中，所謂“分子水平的混合”，是指各分子之間混合的水平的混合。一般而言，“混合(mixing) ”可以分為“宏觀混合(macro-mixing) ”與“微觀混合(micro-mixing) ”,宏觀混合是指容器水平(vessel scale)的混合,微觀混合與前述分子水平的混合含義相同。 所述反應原料可以以溶液形態及懸浮液形態中的至少一種形態注入所述反應器。另外，所述反應原料可以包括酸性原料及堿性原料。此時，所述酸性原料可以通過第一原料注入管線注入所述反應器，所述堿性原料可以通過第二原料注入管線注入所述反應器。具體而言，所述酸性原料與所述堿性原料分別通過所述第一原料注入管線及第二原料注入管線注入所述反應器，在所述反應器內，以分子水平混合后，經諸如酸堿反應這樣的化學反應，形成LMP納米粒子。所述酸性原料可以包括鋰、過渡金屬及磷酸。具體而言，所述酸性原料可以包括鋰氯化物、過渡金屬氯化物及Η3Ρ04。所述酸性原料例如可以是LiCl/FeCl2/H3P04水溶液或水懸浮液。此時，所述堿性原料可以包括諸如NH4OH這樣的無機堿。另外，所述酸性原料可以包括過渡金屬及磷酸，所述堿性原料可以包括鋰。具體而言，所述酸性原料可以包括諸如FeCl2這樣的過渡金屬氯化物及H3PO4，所述堿性原料可以包括本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金千中，樸然庭，張東圭，樸志鎬，梁佑榮，
申請(專利權)人：三星精密化學株式會社，
類型：
國別省市：