專利名稱：具有橄欖石結構的磷酸鋰化合物的合成方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種具有橄欖石結構的磷酸鋰化合物的合成方法，其化學通式結構 為LixMyM，^yPO4，其中0. 1彡X彡1，0彡y彡1，尤指一種以溶液自蔓延燃燒合成法獲得納 米級磷酸鋰化合物陶瓷粉體的方法。
背景技術：
二次鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，自問世以來即迅速取代了 鎳鎘、鎳氫等傳統(tǒng)二次電池的地位，自1991年日本Sony公司率先將其商品化之后，市場占 有率持續(xù)增加，僅僅十余年，全球產值就超過了鎳鎘和鎳氫電池的總和。隨著對現(xiàn)有材料和 電池設計技術的改進以及新材料的出現(xiàn)，鋰離子電池的應用領域不斷被拓展，尤其是近年 來3C電子產品不斷強調輕、薄、短小化，鋰離子電池已成為最佳的選擇。磷酸鋰鐵電池(LiFePO4)是近來在汽車、電動工具和航天等產業(yè)備受矚目的新一 代二次鋰離子電池，約于2004年才正式商品化，遠較1990年商品化的鎳氫電池和1992年 商品化的鋰鈷電池(即現(xiàn)在最常用在3C產品的鋰電池)更晚進入市場。磷酸鋰鐵電池和 一般鋰離子電池比較的優(yōu)點是前者完全沒有過熱或爆炸等安全性顧慮，且電池循環(huán)壽命約 是一般鋰電池的4 5倍，同時具有高于一般鋰離子電池8 10倍的高放電功率(高功率 密度，可瞬間產生較大電流)，加上同樣能量密度下的整體重量，約比一般鋰離子電池減少 30 50%等特性，目前包括波音飛機、通用汽車、福特汽車、電動車大廠Segway和手工具大 廠Black & Deck等業(yè)者皆高度重視此類電池的發(fā)展現(xiàn)況。磷酸鋰鐵電池雖具有上述優(yōu)點，但事實上，磷酸鋰鐵電池至今仍面臨能量密度僅 為鋰鈷電池60 75 %的缺點，較不適用在可攜式3C等高能量密度的產品應用，加上粉末燒 結的技術門坎高且量產不易，使得磷酸鋰鐵粉體價格過高，至今仍未在相關產業(yè)廣泛使用。磷酸鋰鐵陶瓷晶體屬于橄欖石結構，是一種稍微扭曲的六方最密堆積，其普遍存 在于天然礦石中，但因天然橄欖石礦石中的磷酸鋰鐵純度很低，因此在應用上普遍使用人 工合成的粉體。而且磷酸鋰鐵晶體結構中MO6八面體之間的PO4四面體限制了晶格體積的 變化，影響了鋰離子嵌入與脫出的運動，進而降低了鋰離子的擴散速率，導致整體材料的電 子導電率與離子傳導率的低落。因此藉由人工合成的方式，在合成過程中，縮小粉體粒子的 半徑，或利用摻雜等方式改善其先天上的缺點，已成為此方面研究的重點目標，也是本發(fā)明 欲解決的問題。目前關于磷酸鋰鐵的合成方法主要包括有固相反應法、熱碳還原法與水熱法等， 現(xiàn)將各合成方法簡述如下1.固相反應法一般選用含鋰的鹽類，與二價鐵化合物及磷酸化合物在高溫下進 行熱處理，藉由擴散使其反應成為磷酸鋰鐵。例如美國專利案5910382號，乃使用碳酸鋰 (Li2(CO3))、醋酸亞鐵(Fe(CH3COO)2)與磷酸二氫氨(NH4H2PO4)為反應物，依比例充分混合后 放入高溫爐中，通入惰性氣體，于650-800°C進行熱處理24小時，使其完全反應為磷酸鋰鐵 產物，產物再經由研磨得到適當粒徑的粉體。此方法最大缺點在于需要長時間的高溫熱處理，非常耗能且產物容易團聚，經由研磨步驟后，粒徑分布較不均勻且研磨過程會受到器具 的污染，因此較不合經濟效益且產物質量差，不適合工業(yè)上大量應用。臺灣專利案1292635號則是在熱處理過程中改用金屬坩鍋作為粉體的盛載工具， 且反應物改用碳酸鹽類化合物，使其在熱處理過程中裂解產生帶有碳酸根的氣體作為保護 氣氛，因此可免去使用惰性氣體而降低成本，但由于同樣必須在高溫下進行長時間的熱處 理，因此仍無法避免耗能及粒徑分布不均及污染等重大缺點。2.熱碳還原法上述的固相反應法皆采用二價鐵的化合物作為反應物，其價格高 于一般三價鐵化合物，美國專利案6528033、6712372、3730281等則使用鋰化合物、三價鐵 化合物與磷酸化合物為反應物，并額外添加有機物，使有機物在高溫惰性氣氛熱處理的過 程中，裂解產生過量的碳，再利用碳將三價鐵還原為二價鐵，以制備磷酸鋰鐵。此方法雖較 固相反應法減少反應物的成本，但碳的含量難以控制，若碳量過少，部分的三價鐵無法還 原，會影響整體材料的特性，過多的碳則可能會將鐵的化合物直接還原為鐵金屬，降低材料 的電容量。臺灣專利1254031案為改善上述缺點，改采加熱一碳源產生微小碳粒，再以惰性 氣體為載體，把碳粒帶入反應區(qū)，將三價鐵化合物還原為二價鐵，但此方法需先將碳源加熱 至300°C以上，再與反應物于700°C以上進行反應，依然具有耗時耗能且制程更加復雜等缺
點ο水熱法乃利用水溶性的鋰化合物、二價鐵化合物及磷酸為原料，在高溫高壓的水 溶液中反應出磷酸鋰鐵產物。Karou等人在2004年于Solid State Ionics上發(fā)表，使用氫 氧化鋰(LiOH)、硫酸亞鐵(FeSO4)與磷酸為反應物，在150-200°C下的水熱環(huán)境中反應數(shù)小 時，產物再于400°C的氮氣氣氛下處理1小時，可得到粒徑0.5 μ m且均一的粉體。此方法的 優(yōu)點為可以合成出納米等級且粒徑均一的粉體，但由于水熱合成條件嚴苛，反應設備昂貴， 因此有成本高且不易量產的缺點，目前仍局限在學術研究的領域。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有橄欖石結構的磷酸鋰化合物的合成方法，可 稱為溶液自蔓延燃燒合成法，該磷酸鋰化合物的化學通式為LixMyPO4，其中0. 1彡χ彡1， 0. 1 ^ y ^ 1，藉由低成本的原料與簡易的制程步驟，可獲得具有更佳特性的納米級磷酸鋰 化合物陶瓷粉體。本發(fā)明的合成法包含下列步驟a.提供一含有至少一種M金屬離子、鋰金屬離子(Li+)、磷酸根(P04_)與硝酸 (HNO3)的水溶液；b.于步驟a的水溶液中再加入一可溶性還原劑與一碳源；c.將該水溶液脫水后進行自蔓延燃燒反應；以及d.燃燒后的產物再經由熱處理增加結晶度，以獲得晶相完整的一最終產物。根據(jù)上述步驟，本發(fā)明的一種實施例中，若步驟a的水溶液進一步包含一 M’金 屬離子，則該最終產物，即磷酸鋰化合物的化學通式可為LixMyM’ ^yPO4，其中0. 1彡χ彡1， 0 ^ y ^ I0根據(jù)上述步驟，M金屬離子可選自鐵(Fe)、鈦(Ti)、釩(V)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鈷 (Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、及鋅(Zn)任一種或一種以上的組合，而其來源則可選自其硝酸化合物、硫酸化合物、草酸化合物、磷酸化合物、醋酸化合物、及碳酸化合物任一水溶性化合物，或可將該金屬或其化合物直接溶于強酸性溶液中。前述強酸性溶液可為鹽酸(HCl)、硝酸 (HNO3)、磷酸(H3PO4)、硫酸(H2SO4)、或氫氟酸(HF)任一種或一種以上的組合。根據(jù)上述步驟，若以鐵為金屬離子，可選用低成本的硫酸亞鐵(FeSO4)，與硝酸鋇 (Ba(NO3)2)可反應成為硫酸鋇(BaSO4)沈淀物，過濾后即可得到澄清的硝酸亞鐵(Fe(NO3)2) 溶液，作為反應物來源。根據(jù)上述步驟，鋰金屬離子可選自硝酸鋰(LiN03)、草酸鋰(Li2C204)、磷酸鋰 (Li3PO4)、醋酸鋰(CH3COOLi)、碳酸鋰(Li2CO3)、氯化鋰(LiCl)、溴化鋰(LiBr)、氫氧化鋰 (LiOH)、及磷酸二氫鋰(LiH2PO4)任一水溶性化合物，或將鋰金屬或其化合物直接溶于強酸 性溶液中。前述強酸性溶液可為鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、硫酸(H2SO4)、或氫 氟酸(HF)任一種或一種以上的組合。根據(jù)上述步驟，磷酸根離子可選自磷酸溶液(H3PO4)或水溶性磷酸化合物如磷酸 二氫氨(NH4H2PO4)、磷酸氫二氨((NH4)2HPO4)、磷酸三銨((NH4)3PO4)、五氧化二磷(P2O5)、磷酸 鋰(Li3PO4)、磷酸二氫鋰(LiH2PO4)、及磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)任一者或一種以上的組合。根據(jù)上述步驟，該硝酸溶液作為步驟c的自蔓延燃燒反應的氧化劑，其添加量依 據(jù)最終產物重量，添加比例為最終產物重量的20-300%，以50-150%為佳，以80-120%為 最佳。根據(jù)上述步驟，若以二價鐵離子為起始反應物，可在燃燒反應后的產物表面形成 一含碳的保護層，使其在步驟d.中確保不會氧化回三價鐵，其作法是在反應物水溶液中添 加水溶性有機物，使其在燃燒過程中形成殘留的碳披覆在產物粉體表面，此有機物可選自 葡萄糖(C6H12O6)、蔗糖(C12H22O11)、淀粉((C6HltlO5)n)、寡糖((CH2O)n)、聚寡糖((CH2O)n)、果糖 (C6H12O6)、及樹脂(resin)任一者或其組合，其添加量依據(jù)最終產物重量，添加比例為最終 產物重量的10-200%，以50-150%為佳，而以80-120%為最佳。根據(jù)上述步驟，本發(fā)明步驟b的自蔓延燃燒反應的理想還原劑，希望其具有高反 應熱，可選自尿素(CO(NH2)2)、檸檬酸(C6H8O7)、甘胺酸(C2H5NO2)、丙氨酸(C3H7NO2)、碳酰胼 (CH6N4O)、二甲酰胼(C2H4N2O2)、草酰二胼(C2H6N4O2)等水溶性化合物，其添加量依據(jù)最終產 物重量，添加比例為最終產物重量的20-250%，以50-200%為佳，而以80-150%為最佳。根據(jù)上述步驟，其中步驟c的自蔓延燃燒反應的進行是將反應物水溶液放置于一 熱源，待其水分揮發(fā)后，反應物呈現(xiàn)膠態(tài)，當反應物膠體繼續(xù)受熱達燃點時，局部區(qū)域則會 瞬間引燃反應物并放出大量氣體與熱量，當熱量向外擴散，將繼續(xù)引燃周遭尚未達燃燒溫 度的反應物，并形成連鎖反應，此時即使關閉熱源，反應物仍將繼續(xù)燃燒至反應完畢，故此 法又稱的為自蔓延燃燒合成法，其反應速度非?？?，自開始引燃至燃燒完畢，僅歷時數(shù)分 鐘。熱源的溫度應介于100-500°C，以200-450°C為佳，以250_350°C為最佳。根據(jù)上述構想，其中步驟d于燃燒反應后所得之初，產物通常結晶性不足，因此應 將產物再進行熱處理，一方面增加其結晶度，另一方面可去除反應過程中所殘留的雜質。當 選用具備多種價數(shù)的金屬時，可通入惰性氣體防止其氧化，惰性氣體可選自氦氣(He)、氬 氣(Ar)、氮氣(N2)、及二氧化碳(CO2) —種或一種以上的組合。若選用的金屬離子反應物 為高氧化態(tài)時，可通入還原氣體與惰性氣體的混合氣氛，使其還原為低氧化態(tài)，還原氣體可 選自氫氣(H2)、氨氣(NH3)、及一氧化碳(CO) —種或一種以上組合的氣體，流量占整體氣體的0. l-10vol%，以0. 5-5vol%為佳，以l_3vol%為最佳。熱處理溫度為400-900°C，以 500-800°C為佳，以550-700°C為最佳。熱處理時間為0. 5-48小時，以4_36小時為佳，以 6-24小時為最佳。本發(fā)明的另一目的，為改善原始橄欖石結構在電子導電率的先天缺點，在反應物 水溶液中可再加入另一金屬離子M，，使最終產物，即具有橄欖石結構的磷酸鋰化合物的化 學通式成為LixMyM，^yPO4，其中0. 1彡χ彡1，0彡y彡1。M’金屬離子可選自于鎂(Mg)、鈣 (Ca)、鋁(Al)、鋅(Zn)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋯(Zr)Jf (Ni)或稀土族元素鈰(Ce)、及釤(Sm) 任一者，而其化合物來源可選自硝酸化合物、硫酸化合物、草酸化合物、磷酸化合物、醋酸化 合物、碳酸化合物等水溶性化合物，或將該金屬或其氧化物直接溶于強酸性溶液中。前述強 酸性溶液可為鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、硫酸(H2SO4)、或氫氟酸(HF)任一種或 一種以上的組合。


圖1為本發(fā)明實施例中一種具有橄欖石結構的磷酸鋰化合物的合成方法的流程 圖。圖2為XRD光譜圖，說明本發(fā)明的實施例1所制備的產物為具有橄欖石結構的 LiFeP04。圖3為XRD圖，說明本發(fā)明的實施例4所制備的產物為具有橄欖石結構的 LiMnP04。
具體實施例方式以下將以實施例進一步說明本發(fā)明，惟該實施例僅以說明示范之用，并非限制本 發(fā)明可能實施范圍。實施例1-3具體說明LixMyMYyPO4的合成方法，以合成LiFePO4為例，其中χ = 1， y = 1，M為三價或二價鐵離子，無添加Μ，離子。<實施例1>秤取硝酸鐵(Fe (NO3) 3· 9Η20) 12. 928克、硝酸鋰(LiNO3) 2. 206克分別加入去離子水 中攪拌溶解，待完全溶解后，再加入磷酸(H3PO4) 3. 689克與硝酸(HNO3) 5克，攪拌均勻之后， 加入甘胺酸(C6H8O7. H2O) 6. 160克與葡萄糖(C6H12O6) 5克溶入水溶液中，待完全攪拌均勻之 后，將此反應物水溶液放入高溫爐中，加熱至300°C，持溫30分鐘，降溫后即可得到膨松細 小的產物粉體。再將此粉體放入熱處理爐中，加熱至600°C，持溫6小時，過程通入IOOml/ min的氫氣與11/min的氬氣混合氣體，降溫之后即可得到晶相完整的LiFePO4陶瓷粉體，其 XRD圖如圖1所示。<實施例2>實施例2與實施例1步驟相同，惟將硝酸鐵反應物替換為硝酸亞鐵 (Fe(NO3)2. 9H20)，重量為5. 760克，以相同于實施例1的燃燒反應方式得到產物之后，再將 產物放入熱處理爐中，加熱至600°C，持溫6小時，過程通入SOOml/min的氬氣，降溫之后即 可得到晶相完整的LiFePO4陶瓷粉體，其XRD與圖1相同。<實施例3>
秤取硫酸亞鐵(FeSO4. 7H20)8. 896克溶于去離子水中，再取硝酸鋇 (Ba (NO3) 2) 8. 363克另溶于水中，將兩種水溶液互相混合即產生白色沈淀，經抽氣過濾后，取 出澄清溶液，再分別將硝酸鋰(LiNO3) 2. 206克、磷酸(H3PO4) 3. 689克與硝酸(HNO3) 5克加 入此澄清溶液中，攪拌至完全溶解，再加入甘胺酸(C6H8O7. H2O) 6. 160克與葡萄糖(C6H12O6) 5 克溶入水溶液中，待完全攪拌均勻之后，將此反應物水溶液放入高溫爐中，加熱至300°C， 持溫30分鐘，降溫后即可得到膨松細小的產物粉體。再將此粉體放入熱處理爐中，加熱至 6000C，持溫6小時，過程通入800ml/min的氬氣，降溫之后即可得到晶相完整的LiFePO4陶 瓷粉體，其XRD圖與圖1相同。<實施例4>本實施例具體說明LixMyM，^yPO4的合成方法，以合成LiMnPO4為例，其中x = 1，y =1，M為錳離子，無添加Μ’離子。首先秤取硝酸錳(Mn(NO3)2. 4Η20)8. 032克，硝酸鋰(LiNO3) 2. 206克分別加入去離 子水中攪拌溶解，待完全溶解后，再加入磷酸(H3PO4) 3. 689克與硝酸(HNO3) 5克，攪拌均勻 之后，再加入甘胺酸(C6H8O7. H2O) 6. 160克與葡萄糖(C6H12O6) 5克溶入水溶液中，待完全攪拌 均勻之后，將此反應物水溶液放入高溫爐中，加熱至300°C，持溫30分鐘，降溫后即可得到 膨松細小的產物粉體。再將此粉體放入熱處理爐中，加熱至600°C，持溫6小時，降溫之后即 可得到晶相完整的LiMnPO4陶瓷粉體，其XRD圖如圖2所示。<實施例5>實施例5-7具體說明LixMyMYyPO4的合成方法，其中0. 1彡χ彡1，且0彡y彡1。 實施例5以合成LiMntl6Fea4PO4為例。秤取硝酸亞鐵(Fe(NO3) 2) 2. 304 克、硝酸錳(Mn (NO3) 2· 4H20) 4. 819 克、硝酸鋰 (LiNO3) 2. 206克分別加入去離子水中攪拌溶解，待完全溶解后，再加入磷酸(H3PO4) 3. 689 克與硝酸(HN03)5克，攪拌均勻之后，再加入甘胺酸(C6H8O7. H2O) 6. 160克與葡萄糖 (C6H12O6) 5克溶入水溶液中，待完全攪拌均勻之后，將此反應物水溶液放入高溫爐中，加熱 至300°C，持溫30分鐘，降溫后即可得到膨松細小的產物粉體。再將此粉體放入熱處理爐 中，加熱至600°C，持溫6小時，過程通入50ml/min的氫氣與11/min的氬氣，降溫之后即可 得到晶相完整的LiMntl6Fea4PO4陶瓷粉體。<實施例6>實施例6以合成LiMntl. 8Fe0.2P04為例。實施例6與實施例5步驟相同，惟將硝酸亞鐵與硝酸錳的添加量分別改為1. 152 克與6. 426克，依據(jù)相同的步驟，最后可得到晶相完整的LiMna8Fea2PO4陶瓷粉體。<實施例7>實施例7以合成LiFe。. 9Mg0. ^O4為例。秤取硝酸亞鐵(Fe(NO3) 2) 5. 184 克、硝酸鎂(Mg (NO3) 2· 6H20) 0. 821 克、硝酸鋰 (LiNO3) 2. 206克分別加入去離子水中攪拌溶解，待完全溶解后，再加入磷酸(H3PO4) 3. 689 克與硝酸(HN03)5克，攪拌均勻之后，再加入甘胺酸(C6H8O7. H2O) 6. 160克與葡萄糖 (C6H12O6) 5克溶入水溶液中，待完全攪拌均勻之后，將此反應物水溶液放入高溫爐中，加熱 至300°C，持溫30分鐘，降溫后即可得到膨松細小的產物粉體。再將此粉體放入熱處理爐 中，加熱至600°C，持溫6小時，過程通入50ml/min的氫氣與11/min的氬氣，降溫之后即可得到晶相完整的LiFeuMguPC^陶瓷粉體。 綜上所述，本發(fā)明所揭露的溶液自蔓延燃燒合成法與習知技術比較下，僅利用成 本低廉的反應物，即可在較低反應溫度下以極短的時間得到納米級的產物，在熱處理過程 中，操作溫度較習知技術低，持溫時間也大幅縮短，不但可節(jié)省巨額成本，也提高生產速率， 充分達到本發(fā)明的目的。
權利要求
一種具有橄欖石結構的磷酸鋰化合物的合成方法，其特征在于，包括步驟a.提供一含有至少一種M金屬離子、鋰金屬離子(Li+)、磷酸根(PO4-)與硝酸(HNO3)的水溶液；b.于步驟a的水溶液中再加入一可溶性還原劑與一碳源；c.將該水溶液脫水后進行自蔓延燃燒反應；以及d.燃燒后的產物再經由熱處理增加結晶度，以獲得晶相完整的一最終產物。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a的該水溶液進一步包含一M’金屬離子。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟d的該最終產物的結構為具有橄欖石結 構的LixMyM' ^yPO4,其中0. 1彡χ彡1，且0彡y彡1。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a的M金屬離子選自鐵(Fe)、鈦(Ti)、 釩(V)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、及鋅(Zn)任一個。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，該M金屬離子的來源選自硝酸化合物、硫酸 化合物、草酸化合物、磷酸化合物、醋酸化合物、及碳酸化合物任一水溶性化合物。
6.如權利要求4或5所述的方法，其特征在于，該M金屬離子的來源為將該M金屬或該 M金屬化合物直接溶于鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、硫酸(H2SO4)或氫氟酸(HF) 任一種或一種以上的組合。
7.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該M’金屬離子選自鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋁 (Al)、鋅(Zn)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋯(Zr)Jf (Ni)、稀土族元素鋪(Ce)、及釤(Sm)任一個。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，該M，金屬離子的來源選自硝酸化合物、硫酸 化合物、草酸化合物、磷酸化合物、醋酸化合物、及碳酸化合物任一水溶性化合物。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于，該M’金屬離子的來源為將該M’金屬 或該M’金屬化合物直接溶于鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、硫酸(H2504)或氫氟酸 (HF)任一種或一種以上的組合。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a的該鋰金屬離子選自硝酸鋰 (LiNO3)、草酸鋰(Li2C2O4)、磷酸鋰(Li3PO4)、醋酸鋰(CH3COOLi)、碳酸鋰(Li2CO3)、氯化鋰 (LiCl)、溴化鋰(LiBr)、氫氧化鋰(LiOH)、磷酸二氫鋰(LiH2PO4)任一水溶性化合物。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，該鋰金屬離子的來源為將鋰金屬或其化 合物直接溶于鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、硫酸(H2504)或氫氟酸(HF)任一種或 一種以上的組合。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a的該磷酸根離子為磷酸溶液(H3PO4) 或水溶性磷酸化合物。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，該水溶性磷酸化合物選自磷酸二氫氨 (NH4H2PO4)、磷酸氫二氨((NH4) 2ΗΡ04)、磷酸三銨((NH4) 3P04)、五氧化二磷(P2O5)、磷酸鋰 (Li3PO4)、磷酸二氫鋰(LiH2PO4)、及磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)任一種或一種以上的組合。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a的該硝酸(HNO3)的添加量依據(jù)該最 終產物重量，添加比例為該最終產物重量的80-120%。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b的該可溶性還原劑選自尿素 (CO(NH2)2)、檸檬酸(C6H8O7)、甘胺酸(C2H5NO2)、丙氨酸(C3H7NO2)、碳酰胼(CH6N4O)、二 甲酰胼(C2H4N2O2)、及草酰二胼(C2H6N4O2)任一者或其組合。
16.如權利要求1述的方法，其特征在于，步驟b的該可溶性還原劑的添加量是依據(jù)該 最終產物重量，添加比例為該最終產物重量的80-150%。
17.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b的該碳源選自葡萄糖(C6H1206)、蔗 糖(C12H22O11)、淀粉((C6HltlO5)n)、寡糖((CH2O)n)、聚寡糖((CH2O)n)、果糖(C6H12O6)、及樹脂 (resin)任一者或其組合。
18.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b的該碳源的添加量依據(jù)該最終產物 重量，添加比例為該最終產物重量的80-200%。
19.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c的該自蔓延燃燒反應的引燃熱源溫 度為 150-400°C。
20.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d的該燃燒后的產物的熱處理溫度為 500-800 "C。
21.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d的該熱處理的時間為1-24小時。
22.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d的該熱處理進一步通入一惰性氣體 保護M金屬離子不致于氧化。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于，該惰性氣體可選自氦氣(He)、氬氣(Ar)、 氮氣(N2)、及二氧化碳(CO2)任一者或其組合的氣體。
24.如權利要求22所述的方法，其特征在于，當該M金屬離子為高氧化態(tài)時，進一步混 合該惰性氣體與一還原氣體將M金屬離子還原低氧化態(tài)。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，該還原氣體可選自氫氣(H2)、氨氣(NH3)、 及一氧化碳(CO)任一者或其組合的氣體。
26.如權利要求24所述的方法，其特征在于，該還原氣體占整體氣體比率最佳為 0. 5-5vol%。
全文摘要
本發(fā)明關于一種具有橄欖石結構的磷酸鋰化合物的合成方法，該磷酸鋰化合物的化學通式結構為LixMyM’1-yPO4，其中0.1≤x≤1，0≤y≤1，利用溶液自蔓延燃燒合成方式，以水溶性鹽類為反應物，搭配適當?shù)难趸铮涀月尤紵磻蠛铣杉{米級磷酸鋰化合物陶瓷粉體，再將粉體進行熱處理，得到完整晶相的納米級磷酸鋰化合物陶瓷粉體。本發(fā)明方法生產成本低廉且產物晶相均勻，有利于此材料的工業(yè)應用。
文檔編號C04B35/447GK101823873SQ20091012720
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權日2009年3月5日
發(fā)明者吳以舜, 謝承佑, 邱志豪 申請人:富炬能源科技股份有限公司