本发明涉及一种无机分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法。属能源材料领域。
背景技术：
1997年，随着padhi和goodenough等人发现橄榄石相磷酸铁锂（lifepo4）有优良的电化学性能，其理论比容量相对较高（170mah/g），能产生3.4v（vs.li/li+）的电压，在全充电状态下具有良好的热稳定性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能；同时，具有无毒、原料来源广泛、成本低、热稳定性好等特点，被誉为是有史以来集众多优点于一体的一种锂离子电池正极材料，在电池界引起了一场巨大的轰动。由于磷酸铁锂的众多优点，使得其在各种可移动电源领域，特别是电动车所需的大型动力电源领域有着极大的市场前景。
但是在磷酸铁锂混料和烧结过程中采用有机溶剂混料，如专利cn101150191a使用有机分散剂和无机分散剂混合混料，cn101162776a则采用乙醇作为分散溶剂；均导致如下问题：（1）采用有机溶剂混料混合磷酸铁锂前驱体，需要增加溶剂回收装置，成本增大；（2）未有效回收的有机溶剂在烧结高温条件下汽化，产生碳、氮等化合物，与惰性气体混合后干扰气氛炉中气氛含量的准确测定，严重影响烧结气氛的稳定性，最终影响磷酸铁锂晶体生长及电化学一致性；（3）有机溶剂在预热及烧结过程中会对烧结炉产生一定的腐蚀，一方面造成设备折旧率高，另一方面会带来生产安全性问题。因此，开发出一种不用回收，成本低，不易腐蚀的混料溶剂对提高磷酸铁锂产品质量，推进我国磷酸铁锂电池行业的发展具有重要的意义。
针对磷酸铁锂混料和烧结过程中有机溶剂的问题，目前主要有以下三种方法来改善其性能：
（1）采用无机固体粉末物质或无机溶剂混合前驱体；cn101152960a采用含有铁离子和/或亚铁离子的水溶液和含有磷酸根离子的水溶液混合，cn101152961a采用去离子水作为混合分散溶剂；（2）通过改进溶剂回收装置，是回收率达到99%以上，如cn102173402a在干燥机上端一测按照溶剂冷凝回收装置；（3）提高预热温度，将有机溶剂在烧结之前去除。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述磷酸铁锂用有机溶剂导致烧结气氛不稳定，影响产品批次稳定性等问题，提供一种无机分散剂用于制备磷酸铁锂材料的方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种无机分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法，是将磷酸铁、碳酸锂、碳源、滑石粉、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物按比例混合均匀，置于球磨机中，加入混料分散剂球磨150-300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150-250℃预热100-250min后，以5-40℃/min加热速率升温，于500-800℃恒温焙烧30-200min，然后以5-20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂电池粉末材料。
所述的磷酸铁、碳酸锂、碳源、滑石粉、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物的摩尔比例为：2:1:1:0.1:(0.005～0.2):(0.01～0.1)。
所述的碳源选自蔗糖，葡萄糖、柠檬酸中的一种或者几种。
所述的锂位掺杂化合物为nb2o5，tio2中的一种；铁位掺杂化合物为mgo，mg(oh)2，nio中的一种。
所述的混料分散剂为氧化锌、氧化镁、蒸馏水、乙二胺无机溶剂中的一种或几种。
本发明分散剂采用无机溶剂，从而避免了传统分散剂中未有效回收的有机溶剂在烧结高温条件下汽化，所产生碳、氮等化合物与惰性气体混合后干扰气氛炉中气氛含量的准确测定，导致严重影响烧结气氛的稳定性，最终影响磷酸铁锂晶体生长及电化学一致性的问题。
本发明磷酸铁锂正极材料的制备方法解决了磷酸铁锂正极材料烧结过程中溶剂回收困难，气氛难以控制等问题，得到产品批次稳定性好具的磷酸铁锂材料。
具体实施方式
本发明一种无机分散剂用于制备磷酸铁锂电池材料的方法是将磷酸铁、碳酸锂、碳源、滑石粉、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物按比例混合均匀，置于球磨机中，加入新型分散剂球磨150-300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150-250℃预热100-250min后，以5-40℃/min加热速率升温，于500-800℃恒温焙烧30-200min，然后以5-20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。
磷酸铁、碳酸锂、碳源、滑石粉、锂位掺杂金属化合物以及铁位掺杂金属化合物的摩尔比例为：2:1:1:0.1:(0.005～0.2):(0.01～0.1)。
碳源选自蔗糖，葡萄糖、柠檬酸中的一种或几种。
于锂位掺杂化合物为nb2o5，tio2中的一种；铁位掺杂化合物为mgo，mg(oh)2，nio中的一种。
新型混料分散剂为氧化锌，氧化镁，蒸馏水，乙二胺中的一种或几种。
实施例1
将151g磷酸铁，37g碳酸锂，171g蔗糖，10g滑石粉，2.6gnb2o5以及2gmgo按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化锌球磨200min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于180℃预热150min后，以12℃/min加热速率升温，于650℃恒温焙烧100min，然后以8℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。解决了磷酸铁锂正极材料烧结过程中溶剂回收困难，气氛难以控制等问题。
实施例2
将226.5g磷酸铁，55.5g碳酸锂，135g葡萄糖，10g滑石粉，2.4gnb2o5以及3.5gnio按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化镁与乙二胺球磨150min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于200℃预热200min后，以30℃/min加热速率升温，于800℃恒温焙烧80min，然后以15℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。
实施例3
将302g磷酸铁，74g碳酸锂，192g柠檬酸，10g滑石粉，7gtio2以及1.9gmg(oh)2按比例混合均匀，置于球磨机中，加入蒸馏水和二乙胺球磨300min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于250℃预热250min后，以40℃/min加热速率升温，于800℃恒温焙烧200min，然后以20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。
实施例4
将45.3g磷酸铁，11.1g碳酸锂，51.3g蔗糖，10g滑石粉，2gtio2以及1.5gnio按比例混合均匀，置于球磨机中，加入蒸馏水球磨150min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于150℃预热100min后，以5℃/min加热速率升温，于500℃恒温焙烧30min，然后以5℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。
实施例5
将86.7g磷酸铁，21.25g碳酸锂，37.6g蔗糖，10g滑石粉，42.4g葡萄糖，3.6gtio2以及1.8gnio按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化镁及蒸馏水球磨190min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于200℃预热170min后，以16℃/min加热速率升温，于780℃恒温焙烧60min，然后以15℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。
实施例6
将169.5g磷酸铁，41.5g碳酸锂，61.1g蔗糖，10g滑石粉，18.9g柠檬酸，4.2gtio2以及3.6gnio按比例混合均匀，置于球磨机中，加入氧化锌球磨210min，将球磨产物放入管式炉中，在氮气气氛中，于230℃预热210min后，以28℃/min加热速率升温，于700℃恒温焙烧160min，然后以20℃/min降温速率冷却至室温，制得磷酸铁锂粉末。