專利名稱：鋰離子電池的磷酸亞鐵前驅(qū)物、使用其制備的磷酸鋰鐵粉末、及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于ー種鋰離子電池的磷酸亞鐵前驅(qū)物、使用其制備的磷酸鋰鐵粉末、及其制作方法，尤其指一種可降低鋰離子電池制作成本的磷酸亞鐵前驅(qū)物、使用其制備的磷酸鋰鐵粉末、及其制作方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著各種可攜式電子裝置的發(fā)展，對(duì)于能量儲(chǔ)存技術(shù)的關(guān)注也日益漸增。其中，電池為可攜式電子裝置主要的電カ來源之一，尤其是目前最大宗的手機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)等可攜式電子產(chǎn)品，均采用小型二次電池作為電カ來源。除了可攜式電子裝置外，目前ニ次電池亦應(yīng)用在電動(dòng)車上。
于現(xiàn)今所使用的二次電池中，以1990年初期所發(fā)展的鋰二次電池(或鋰離子電池)成為眾所矚目的焦點(diǎn)。早期的鋰離子電池采用LiCoO2作為陰極材料，因其具有高工作電壓、平穩(wěn)充放電壓的優(yōu)點(diǎn)，故大量應(yīng)用在可攜式產(chǎn)品。而后，還發(fā)展出以橄欖石結(jié)構(gòu)LiFePO4和尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O4作為陰極材料的鋰離子電池。相較于以LiCoO2作為陰極材料，以LiFePO4和LiMn2O4作為陰極材料可更具有較佳安全性、較多充放電次數(shù)、較低成本等優(yōu)點(diǎn)。雖然LiMn2O4具有成本低、安全性佳等優(yōu)勢(shì)，但在深度放電時(shí)易發(fā)生姜-泰勒(Jahn-Teller)效應(yīng),導(dǎo)致尖晶石崩壞而影響電池循環(huán)性能。LiFePO4除了擁有低成本和安全性高等兩項(xiàng)優(yōu)勢(shì)外，理論電容量甚至比LiMn2O4更高，而可用于需大電流及高功率的裝置上。同吋，LiFePO4更具有無毒且環(huán)保的特性，且高溫特性佳，故為目前最優(yōu)異的鋰離子電池陰極材料之一。目前的以LiFePO4作為陰極材料的鋰離子電池，其平均放電電壓為3. 4
3.7V vs. Li+/Li。常見的鋰離子電池結(jié)構(gòu)包含ー陰極、一陽極、一隔離板、及一含鋰鹽的電解質(zhì)。其中，鋰離子電池是依循鋰的嵌埋-脫嵌機(jī)制進(jìn)行電池的充放電，其充放電機(jī)制如下式(I)及
(II)所示。充電LiFePO4-XLi+-Xe-— XFePO4+(1-x) LiFePO4 (I)放電FeP04+xLi++xe-— X LiFePO4+(1-x)FePO4 (II)當(dāng)充電時(shí),鋰離子會(huì)脫離LiFePO4結(jié)構(gòu)；而當(dāng)放電時(shí),鋰離子會(huì)再進(jìn)入LiFePO4結(jié)構(gòu)。因此,鋰離子電池的充放電是ー個(gè)LiFeP04/FeP04兩相過程?，F(xiàn)今多采用固態(tài)法制備LiFePO4粉末。然而，固態(tài)法的燒結(jié)溫度卻與產(chǎn)物性質(zhì)極為相關(guān)。若燒結(jié)溫度在700°C以下，燒結(jié)前原料要充分混合，否則會(huì)導(dǎo)致Fe3+雜質(zhì)相；但若燒結(jié)溫度低于600°C,產(chǎn)物平均粒徑小于30 μ m,溫度一提高,粒徑分布就大于30 μ m,而須再加入后續(xù)研磨及過篩的步驟使產(chǎn)物粒徑介于I μ m到10 μ m間，以篩選出某特定尺寸范圍的粉末以制作電池。因此，目前所使用的固態(tài)法制備磷酸鋰鐵粉末，除了須經(jīng)過機(jī)械研磨及過篩步驟因而導(dǎo)致成本増加，更面臨所制得的磷酸鋰鐵粉末尺寸范圍大、不均勻等問題。
因此，目前亟需發(fā)展出ー種以簡(jiǎn)便方法制作的鋰離子電池用的微米、次微米、甚至納米尺寸陰極材料，除了可提升電池的充放電效率外，更可降低鋰離子電池的制作成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種用以制作鋰離子電池陰極材料的磷酸亞鐵粉末，以提供一種具納米、次微米或微米尺寸且可應(yīng)用于現(xiàn)有磷酸鋰鐵粉末エ藝的磷酸亞鐵前驅(qū)物。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用以制作鋰離子電池陰極材料的磷酸亞鐵粉末的制作方法，能以簡(jiǎn)單的エ藝制作出具有納米、次微米或微米尺寸的磷酸亞鐵粉末，以用以制作鋰離子電池用的磷酸鋰鐵粉末上。本發(fā)明的再一目的在于提供ー種鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末，以提升鋰離子電池的充放電特性。本發(fā)明的更一目的在于提供ー種鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末的制作方法，其燒 結(jié)后的粉體因具有納米、次微米或微米尺寸且尺寸均勻，故無須后續(xù)機(jī)械研磨及過篩步驟，而可降低鋰離子電池的制作成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的用以制作鋰離子電池陰極材料的磷酸亞鐵粉末，如下列化學(xué)式(I)所示Fe (3_x)Mx (PO4)2 · yH20 ⑴其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所組成的群組，O^x
<I. 5，y為O至8的整數(shù)，且該磷酸亞鐵粉末由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且每一片狀粉末的長度為 O.5-10 μ m。所述的磷酸亞鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末為獨(dú)立片狀粉末、中間相互連接的片狀粉末、或其中一端相互連接至同一核心的片狀粉末。所述的磷酸亞鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末的其中一端相互連接至同一核心。所述的磷酸亞鐵粉末，其中，該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al、及Mg所組成的群組。所述的磷酸亞鐵粉末，其中，O < X < O. 5。所述的磷酸亞鐵粉末，其中，該磷酸亞鐵粉末的長度為O. 5-5 μ m。所述的磷酸亞鐵粉末，其中，該磷酸亞鐵粉末的長度為O. 5-2 μ m。本發(fā)明提供的磷酸亞鐵粉末的制作方法，包括下列步驟(A)提供一磷前驅(qū)物溶液，其中該磷前驅(qū)物溶液包括一磷前驅(qū)物、及ー弱堿化合物；以及(B)加入ー亞鐵化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー磷酸亞鐵粉末。所述的制作方法，其中，于步驟(B)中，加入ー種或以上的摻雜金屬化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー磷酸亞鐵粉末。所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : I至I 999之間。所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : 4至I 99之間。
所述的制作方法，其中，該磷前驅(qū)物是至少ー選自由H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、Mg3 (PO4) 2、及NH3H2PO4所組成的群組。所述的制作方法，其中，該弱堿化合物是至少ー選自由Na2CO3、及NaHCO3所組成的群組。所述的制作方法，其中，該亞鐵化合物是至少ー選自由FeCl2、FeBr2, FeI2, FeSO4,(NH4) 2Fe (SO4)2, Fe (NO3) 2、FeC2O4、(CH3COO) 2Fe、及 FeCO3 所組成的群組。所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物為Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、或 Nb 的硫酸金屬鹽、碳酸金屬鹽、硝酸金屬鹽、草酸金屬鹽、醋酸金屬鹽、氯化鹽、溴化鹽、或碘化鹽。本發(fā)明提供的鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末，如下列化學(xué)式(II)所示LiFe(H)MaPO4 (II)其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所組成的群組，O^a
<O. 5，且該磷酸鋰鐵粉末由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且每一片狀粉末的長度為O. 5-10 μ m。所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末為獨(dú)立片狀粉末、中間相互連接的片狀粉末、或其中一端相互連接至同一核心的片狀粉末。所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末的其中一端相互連接至同一核心。所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末具有橄欖石結(jié)構(gòu)。
所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al、及Mg所組成的群組。 所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末的粉末表面包覆碳。所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，O < a < O. 2。所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末的長度為O. 5-5 μ m。所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末的長度為O. 5-2 μ m。本發(fā)明提供的鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末的制作方法，包括下列步驟(a)提供ー磷酸亞鐵粉末，其中該磷酸亞鐵粉末如下列化學(xué)式(I)所示Fe(3_x)Mx (PO4)2 · yH20 ⑴其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所組成的群組，O^x
<I. 5，y為O至8的整數(shù)，且該磷酸亞鐵粉末的外型為片狀，且該磷酸亞鐵粉末的長度為O. 5-10 μ m ；(b)將該磷酸亞鐵粉末與一鋰前驅(qū)物混合，以制得一混合粉末；以及(C)熱處理該混合粉末，以制得ー磷酸鋰鐵粉末。所述的制作方法，其中，該步驟(a)包括下列步驟(al)提供一磷前驅(qū)物溶液，其中該磷前驅(qū)物溶液包括一磷前驅(qū)物、及ー弱堿化合物；以及(a2)加入ー亞鐵化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以提供一磷酸亞鐵粉末。所述的制作方法，其中，該步驟(a2)中，加入ー種或以上的摻雜金屬化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー磷酸亞鐵粉末。
所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : I至I 999之間。所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : 4至I 99之間。所述的制作方法，其中，該磷前驅(qū)物是至少ー選自由H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、Mg3 (PO4) 2、及NH3H2PO4所組成的群組。所述的制作方法，其中，該弱堿化合物是至少ー選自由Na2CO3、及NaHCO3所組成的群組。所述的制作方法，其中，該亞鐵化合物是至少ー選自由FeCl2、FeBr2, FeI2, FeSO4,(NH4) 2Fe (SO4)2, Fe (NO3) 2、FeC2O4、(CH3COO) 2Fe、及 FeCO3 所組成的群組。所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物為Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、或 Nb 的硫酸金屬鹽、碳酸金屬 鹽、硝酸金屬鹽、草酸金屬鹽、醋酸金屬鹽、氯化鹽、溴化鹽、或碘化鹽。 所述的制作方法，其中，該鋰前驅(qū)物是至少ー選自由LiOH、Li2C03、LiN03、CH3COOLi、Li2C2O4' Li2SO4' LiCl.LiBr, Lil、LiH2PO4' Li2HP04、及 Li3PO4 所組成的群組。所述的制作方法，其中，該步驟(b)是將該磷酸亞鐵粉末與一鋰前驅(qū)物、及ー含碳物質(zhì)混合，以制得一混合粉末。所述的制作方法，其中，該含碳物質(zhì)為糖類或維他命C。所述的制作方法，其中，于步驟(C)中，是在ー氣氛下或通有ー氣流下，熱處理該混合粉末，以制得ー磷酸鋰鐵粉末。所述的制作方法,其中，該氣氛或氣流為ー選自由氮?dú)?、氦氣、氖氣、IS氣、氪氣、氣氣、一氧化碳、甲烷、氮?dú)浠旌蠚怏w、及其混合物所組成的群組。本發(fā)明提供的用以制作鋰離子電池磷酸鋰鐵粉末的磷酸亞鐵前驅(qū)物，其具有納米、次微米或微米級(jí)尺寸且尺寸相當(dāng)均勻。以往エ藝所使用的磷酸亞鐵或磷酸鐵前驅(qū)物，因其粉末顆粒較大且不均勻，故往往需經(jīng)過十小時(shí)以上的燒結(jié)時(shí)間，始可將磷酸亞鐵或磷酸鐵前驅(qū)物完全轉(zhuǎn)換為磷酸鋰鐵。此外，燒結(jié)后所形成的粉體尺寸往往過大，必須經(jīng)過機(jī)械研磨及過篩步驟，才可使磷酸鋰鐵粉末尺寸介于Iym至數(shù)十μπι之間。然而，本發(fā)明提供一種尺寸小、均勻、且具有特殊外型磷酸亞鐵粉末，在三小時(shí)內(nèi)即可將磷酸亞鐵前驅(qū)物完全轉(zhuǎn)換為磷酸鋰鐵，故可大幅縮短燒結(jié)時(shí)間。此外，于燒結(jié)后，所得到的磷酸鋰鐵粉末仍保有磷酸亞鐵前驅(qū)物的外型及尺寸，故無須經(jīng)過機(jī)械研磨及過篩步驟，即可制得鋰離子電池的陰極材料。通過使用本發(fā)明的磷酸亞鐵前驅(qū)物制作磷酸鋰鐵粉末吋，因可縮短燒結(jié)時(shí)間，且無須經(jīng)過機(jī)械研磨及過篩步驟，故可大幅降低鋰離子電池的制作成本。同吋，因本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末更可直接應(yīng)用于現(xiàn)有的磷酸鋰鉄粉末生產(chǎn)在線，故可大幅減省重新設(shè)廠的設(shè)備費(fèi)用，而直接以較低成本方式大量生產(chǎn)。


圖IA至圖ID是本發(fā)明實(shí)施例I所制得的磷酸亞鐵前驅(qū)物粉末的SEM圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例I所制得的磷酸亞鐵粉末的XRD繞射圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例I所制得的磷酸鋰鐵粉末的SEM圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例I所制得的磷酸鋰鐵粉末的XRD繞射圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例2所制得的磷酸鋰鐵粉末的SEM圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例3所制得的磷酸鋰鐵粉末的SEM圖。圖7A是本發(fā)明實(shí)施例4所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸亞鐵粉末的SEM圖。圖7B是本發(fā)明實(shí)施例4所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸鋰鐵粉末的SEM圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例4所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸鋰鐵粉末的XRD繞射圖。圖9A是本發(fā)明實(shí)施例5所制得的摻雜有三種金屬的磷酸亞鐵粉末的SEM圖。圖9B是本發(fā)明實(shí)施例5所制得的摻雜有三種金屬的磷酸鋰鐵粉末的SEM圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例5所制得的摻雜有三種金屬的磷酸鋰鐵粉末的XRD繞射圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末的制作方法，包括下列步驟(A)提供一磷前驅(qū)物溶液，其中該磷前驅(qū)物溶液包括一磷前驅(qū)物、及ー弱堿化合物；以及(B)加入ー亞鐵化合物至磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー磷酸亞鐵粉末。此外，本發(fā)明亦提供ー種以上述エ藝所制得的磷酸亞鐵粉末，以應(yīng)用于制作鋰離子電池陰極材料上。其中，本發(fā)明的用以制作鋰離子電池陰極材料的磷酸亞鐵粉末，如下列化學(xué)式⑴所示Fe (3_x) Mx (PO4)2 · yH20 ⑴其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所組成的群組，O^x
<I. 5，y為O至8的整數(shù)，且磷酸亞鐵粉末是由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且每一片狀粉末的長度為O. 5-10 μ mo較佳為，復(fù)數(shù)片狀粉末為獨(dú)立片狀粉末、其中一端是相互連接的片狀粉末、中間相互連接的片狀粉末、或其中一端是相互連接至同一核心的片狀粉末。更佳為，復(fù)數(shù)片狀粉末的其中一端是相互連接至同一核心。再者，本發(fā)明還提供ー種以上述磷酸亞鐵粉末作為鐵前驅(qū)物以制作鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末的制作方法，包括下列步驟(a)提供上述的磷酸亞鐵粉末；(b)將磷酸亞鐵粉末與一鋰前驅(qū)物混合，以制得一混合粉末；以及(C)熱處理混合粉末，以制得ー磷酸鋰鐵粉末。經(jīng)由本發(fā)明上述磷酸鋰鐵粉末的制作方法，本發(fā)明所制得的磷酸鋰鐵粉末如下列化學(xué)式(II)所示LiFe(H)MaPO4 (II)其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所組成的群組，O^a
<O. 5，且磷酸鋰鐵粉末是由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且每一片狀粉末的長度為O. 5-10 μ m。較佳為，復(fù)數(shù)片狀粉末為獨(dú)立片狀粉末、其中一端是相互連接的片狀粉末、中間相互連接的片狀粉末、或其中一端相互連接至同一核心的片狀粉末。更佳為，復(fù)數(shù)片狀粉末的其中一端是相互連接至同一核心。于本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末的制作方法中，于步驟(B)中，可還加入ー種或以上的摻雜金屬化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー經(jīng)摻雜的磷酸亞鐵粉末，以提升后續(xù)所制得的磷酸鋰鐵粉末的導(dǎo)電性。其中，摻雜金屬化合物對(duì)亞鐵化合物的摩爾比可介于I : I至I : 999之間，即摻雜金屬化合物的摩爾含量為亞鐵化合物摩爾含量的O. 1-50%。較佳為，摻雜金屬化合物對(duì)亞鐵化合物的摩爾比介于I : 4至I : 99，即摻雜金屬化合物的摩爾含量為亞鐵化合物摩爾含量的1-20%之間。此外，摻雜金屬化合物可為Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、或 Nb 的任何金屬鹽類。較佳為，摻雜金屬化合物為上述金屬元素的硫酸金屬鹽、碳酸金屬鹽、硝酸金屬鹽、草酸金屬鹽、醋酸金屬鹽、氯化鹽、溴化鹽、或碘化鹽。更佳為，摻雜金屬化合物為上述金屬元素的硫酸金屬鹽。最佳為摻雜金屬化合物為Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al、或Mg的硫酸金屬鹽。于本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末的制作方法中，于步驟(B)后可還包括ー步驟(BI):清洗磷酸亞鐵粉末。其中，可使用こ醇、水、或其混合物清洗磷酸亞鐵粉末。較佳地是使用體積比為I : I的こ醇水溶液清洗磷酸亞鐵粉末。此外，于步驟(B)或步驟(BI)后可還包括ー步驟(B2):烘干所制得的磷酸亞鐵粉末。在此，隨著烘干溫度提高，可減少烘干時(shí)間。較佳為，于40-120°C下進(jìn)行烘干5-20小吋。較佳為，于50-70°C下進(jìn)行烘干7_15小吋。 因此，于本發(fā)明所提供的磷酸亞鐵粉末及磷酸鋰鐵粉末中，化學(xué)式(I)及化學(xué)式
(II)的M分別包括ー種或以上的金屬，且該金屬較佳是選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al、及Mg所組成的群組；更佳是選自由Mn、Cu、Zn、Al、Ni、及Mg所組成的群組。再者,于化學(xué)式(I)中，較佳為，O彡X < O. 5。此外，于化學(xué)式(II)中，較佳為，O彡a < O. 15。于本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末及磷酸鋰鐵粉末中，磷酸亞鐵粉末及磷酸鋰鐵粉末的每一片狀粉末的長度較佳為O. 5-5 μ m，且更佳為O. 5-2 μπι。此外，于本發(fā)明的磷酸鋰鐵粉末中，磷酸鋰鐵粉末具有橄欖石結(jié)構(gòu)(Triphylite)。 于本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末及磷酸鋰鐵粉末的制作方法中，磷前驅(qū)物可至少ー選自由H3P04、NaH2PO4、Na2HP04、Mg3(P04)2、及NH3H2PO4所組成的群組。較佳為，磷前驅(qū)物為Η3Ρ04、NH3H2PO4、或其混合物。此外，于本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末及磷酸鋰鐵粉末的制作方法中，弱堿化合物可為至少ー選自由Na2CO3、及NaHCO3所組成的群組。較佳為，弱堿化合物是NaHC03。再者，于本發(fā)明的磷酸亞鐵粉末及磷酸鋰鐵粉末的制作方法中，亞鐵化合物可為至少ー選自由 FeCl2' FeBr2, Fel2、FeSO4' (NH4)2Fe(SO4)2' Fe(NO3)2' FeC2O4' (CH3COO) 2Fe、及FeCO3所組成的群組。較佳為，亞鐵化合物為FeCl2、FeSO4, (NH4)2Fe (SO4)2, FeCO3、或其混合物。更佳為，亞鐵化合物為FeS04。于本發(fā)明的磷酸鋰鐵粉末的制作方法中，鋰前驅(qū)物可為至少ー選自由LiOH、Li2CO3、LiNO3、CH3COOLi、Li2C2O4' Li2SO4' LiCl、LiBr、Li I、LiH2PO4、Li2HPO4、及 Li3PO4 所組成的群組。較佳為，鋰前驅(qū)物為Li0H、Li2S04、LiH2P04、或Li3P04。更佳為，鋰前驅(qū)物為Li3P04。此外，于本發(fā)明的磷酸鋰鐵粉末的制作方法中，步驟(b)是將該磷酸亞鐵粉末與一鋰前驅(qū)物、及一含碳物質(zhì)混合，以制得一混合粉末。由此，可使所合成的磷酸鋰鐵粉末表面包覆碳，以增加所形成的磷酸鋰鐵粉末的導(dǎo)電性。同時(shí)，燒結(jié)時(shí)的碳成分還具有抑制粉體成長，縮小粉體尺寸的功能。其中，含碳物質(zhì)可為任何醣類，如蔗糖，且亦可為維他命C(L-ascorbate)。在此，含碳物質(zhì)的添加量可為合成出的磷酸鋰鐵粉末重量的O. 1_20%。較佳為，含碳物質(zhì)的添加量為合成出的磷酸鋰鐵粉末重量的5-15%。
于本發(fā)明的磷酸鋰鐵粉末的制作方法中，于步驟(C)中，還可在一氣氛下或通入一氣流下熱處理該混合粉末，以制得一磷酸鋰鐵粉末。其中，此氣流或氣氛可作為一保護(hù)氣體或還原氣體，且可包含至少一選自由氮?dú)?、氫氣、氦氣、氖氣、気氣、氪氣、氣氣、一氧化碳、甲烷、氮?dú)浠旌蠚怏w、及其混合物所組成的群組。較佳為，保護(hù)氣體或還原氣體是氮?dú)?、氫氣、或氮?dú)浠旌?氣體。更佳為，保護(hù)氣體或還原氣體是氮?dú)浠旌蠚怏w。此外，于本發(fā)明的磷酸鋰鐵粉末的制作方法中，于步驟(C)中，較佳是于300-800°C下熱處理該混合粉末；且較佳是熱處理該混合粉末1-20小時(shí)。更佳為于500-750°C下熱處理該混合粉末；且較佳是熱處理該混合粉末1-5小時(shí)。此外，可以本領(lǐng)域公知的方法，將本發(fā)明的鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末作為陰極材料，以制得一鋰離子電池。以下將約略描述鋰離子電池的制作方法，然而本發(fā)明并不限于此。其中，陽極的工藝是由涂覆一碳材料于一陽極電流收集器上，接著再將其干燥并壓制而成；而陰極的工藝是由涂覆一陰極活性材料(即本發(fā)明的磷酸鋰鐵粉末)于一陰極電流收集器上，接著再將其干燥并壓制而成。而后，將一隔離膜插入于陰極與陽極之間，再注入一含鋰鹽的電解質(zhì)，經(jīng)封裝后，則制得一鋰離子電池。以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可由其它不同的具體實(shí)施例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可針對(duì)不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不悖離本創(chuàng)作的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。實(shí)施例I將Η3Ρ04、及NaHCO3依I : 3摩爾數(shù)比例溶于500ml去離子水，以得到一磷前驅(qū)物溶液。攪拌半小時(shí)后，加入硫酸亞鐵水合物FeSO4 · SH2O于磷前驅(qū)物溶液中，其中硫酸亞鐵水合物與磷酸摩爾數(shù)比例為3 2。反應(yīng)后，以乙醇與水混和液洗凈產(chǎn)物，并離心兩次后，在60°C下烘干12小時(shí)，獲得一磷酸亞鐵(Fe3(PO4)2 · 8H20)前驅(qū)物粉末。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察所制得的磷酸亞鐵粉末的表面形貌，結(jié)果如圖IA至圖ID所示。當(dāng)放大倍率一萬倍時(shí)，可觀察到磷酸亞鐵前驅(qū)物粉末巨觀上呈現(xiàn)片狀，如圖IA所示。當(dāng)放大倍率十萬倍時(shí)，部分磷酸亞鐵粉末為片狀，且每一片狀是相互獨(dú)立，如圖IB所示。除觀察到獨(dú)立片狀磷酸亞鐵粉末外，可還觀察到復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸亞鐵粉末，如圖IC所示；以及復(fù)數(shù)片狀粉末中間相互連結(jié)的磷酸亞鐵粉末，如圖ID所示。其中，以片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸亞鐵粉末出現(xiàn)比例最高；獨(dú)立片狀磷酸亞鐵粉末出現(xiàn)比例次的；而片狀粉末中間相互連結(jié)的磷酸亞鐵粉末出現(xiàn)比例最低。此外，于所觀察到的磷酸亞鐵粉末中，每一片狀粉末的長度約為2 μ m。此外,本實(shí)施例所制得的磷酸亞鐵粉末,還經(jīng)X光繞射儀(Shimadzu 6000)測(cè)量其晶體結(jié)構(gòu)。于此，X光為Cu Ka線，2Θ掃描角度為15°到45°，掃描速率為1° /min。X光繞射測(cè)量結(jié)果如圖2所示，其中，上方為本實(shí)施例所制得磷酸鋰鐵粉末的XRD繞射圖，下方為JCPDS卡編號(hào)83-2453的磷酸亞鐵(Fe3(PO4)2 · 8H20)的XRD繞射圖，于上方繞射圖中以直線標(biāo)示出繞射峰的峰值位置。如圖2所示，所有標(biāo)示于本實(shí)施例粉末繞射峰中心的直線皆對(duì)應(yīng)于下方JCPDS卡編號(hào)83-2453的磷酸亞鐵的XRD繞射峰的峰值位置，且未觀察到其它非磷酸亞鐵的繞射峰，顯示本實(shí)施例所制作出的粉末應(yīng)為磷酸亞鐵。而后，將上述所制得的磷酸亞鐵前驅(qū)物粉末與磷酸鋰照摩爾比I : I混和，并添加15%蔗糖，以3D混合器混合2小時(shí)，而得到一混合粉末。接著，將此混合粉末放入氮?dú)夥諢崽幚頎t750°C下3小時(shí)，則可獲得片狀表面包覆碳的磷酸鋰鐵粉末。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察所制得的磷酸鋰鐵粉末的表面形貌。當(dāng)放大倍率十萬倍時(shí)，經(jīng)熱處理燒結(jié)后的磷酸鋰鐵粉末仍保留原本磷酸亞鐵前驅(qū)物的表面形貌。其中，尤其以復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸鋰鐵粉末數(shù)量最多，且每一片狀粉末的長度約為2 μ m，如圖3所示。此外，因磷酸亞鐵前驅(qū)物具有均勻且尺寸小的粉體粒徑，故無須長時(shí)間燒結(jié)，即可將所有磷酸亞鐵前驅(qū)物轉(zhuǎn)換為磷酸鋰鐵粉末(LiFePO4)。此外，本實(shí)施例所制得的磷酸鋰鐵粉末，更經(jīng)X光繞射儀(Shimadzu 6000)測(cè)量其晶體結(jié)構(gòu)。于此，X光為Cu Ka線，2Θ掃描角度為15°到45°，掃描速率為1° /min。X 光繞射測(cè)量結(jié)果如圖4所示，其中，上方為本實(shí)施例所制得磷酸鋰鐵粉末的XRD繞射圖，下方為JCPDS卡編號(hào)81-1173的橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鋰鐵(LiFePO4)的XRD繞射圖，于上方繞射圖中以直線標(biāo)示出繞射峰的峰值位置。如圖4所示，所有標(biāo)示于實(shí)施例粉末繞射峰中心的直線皆對(duì)應(yīng)于下方JCPDS卡編號(hào)81-1173的橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鋰鐵(LiFePO4)的XRD繞射峰的峰值位置，且未觀察到其它非磷酸鋰鐵的繞射峰，顯示本實(shí)施例所制作出的粉末皆為具橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鋰鐵粉末(LiFePO4)。實(shí)施例2本實(shí)施例是使用實(shí)施例I所制得的磷酸亞鐵前驅(qū)物粉末制作磷酸鋰鐵粉末，除了僅添加5%蔗糖。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察本實(shí)施例所制得的磷酸鋰鐵粉末的表面形貌，顯示本實(shí)施例的磷酸鋰鐵粉末亦具有與實(shí)施例I的磷酸鋰鐵粉末相似的外觀特征，且尤其以復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸鋰鐵粉末數(shù)量最多，如圖5所示。實(shí)施例3本實(shí)施例是使用實(shí)施例I所制得的磷酸亞鐵前驅(qū)物粉末制作磷酸鋰鐵粉末，除了僅添加10%蔗糖。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察本實(shí)施例所制得的磷酸鋰鐵粉末的表面形貌，顯示本實(shí)施例的磷酸鋰鐵粉末亦具有與實(shí)施例I的磷酸鋰鐵粉末相似的外觀特征，且尤其以復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸鋰鐵粉末數(shù)量最多，如圖6所示。實(shí)施例4將Η3Ρ04、及NaHCO3依I : 3摩爾數(shù)比例溶于500ml去離子水，以得到一磷前驅(qū)物溶液。攪拌半小時(shí)后，加入硫酸亞鐵水合物FeSO4 · 8H20及硫酸鎂水合物MgSO4 · 6H20于磷前驅(qū)物溶液中，其中硫酸亞鐵水合物對(duì)硫酸鎂水合物的摩爾比為9 1，且硫酸亞鐵水合物及硫酸鎂水合物總摩爾數(shù)與磷酸摩爾數(shù)比例為3 2。反應(yīng)后，以乙醇與水混和液洗凈產(chǎn)物，并離心兩次后，在60°C下烘干12小時(shí)，獲得一摻雜有鎂金屬的磷酸亞鐵(Fe2.7Mg0.3 (PO4) 2 · 8H20)前驅(qū)物粉末。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸亞鐵粉末的表面形貌。當(dāng)放大倍率十萬倍時(shí)，可觀察到摻雜有鎂金屬的磷酸亞鐵前驅(qū)物粉末系由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且包括獨(dú)立片狀的磷酸亞鐵粉末、片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸亞鐵粉末、及片狀粉末中間相互連結(jié)的磷酸亞鐵粉末。其中，尤其以復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸鋰鐵粉末數(shù)量最多，且每一片狀粉末的長度系為I. 5 μ m，如圖7A所示。而后，將上述所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸亞鐵粉末與磷酸鋰照摩爾比I : I混和，并添加15%蔗糖，以3D混合器混合2小時(shí)，而得到一混合粉末。接著，將此混合粉末放入氮?dú)夥諢崽幚頎t750°C下3小時(shí)，則可獲得片狀表面包覆碳且摻雜有鎂金屬的磷酸鋰鐵粉末(LiFea9MgaiPO4)。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察本實(shí)施例所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸鋰鐵粉末的表面形貌，顯示本實(shí)施例的摻雜有鎂金屬的磷酸鋰鐵粉末亦具有與摻雜有鎂金屬的磷酸亞鐵粉末相似的外觀特征，且尤以復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸鋰鐵粉末數(shù)量最多,如圖7B所示。
此外，本實(shí)施例所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸鋰鐵粉末，還經(jīng)X光繞射儀(Shimadzu 6000)測(cè)量其晶體結(jié)構(gòu)。于此，X光為Cu Ka線，2Θ掃描角度為15°到45°，掃描速率為1° /min。X光繞射測(cè)量結(jié)果如圖8所示，其中，上方為本實(shí)施例所制得摻雜有鎂金屬的磷酸鋰鐵粉末的XRD繞射圖，下方為JCPDS卡編號(hào)81-1173的橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鋰鐵(LiFePO4)的XRD繞射圖，于上方繞射圖中以直線標(biāo)示出繞射峰的峰值位置。結(jié)果顯示，本實(shí)施例所制作出的粉末皆為具橄欖石結(jié)構(gòu)。實(shí)施例5將H3PO4、及NaHCO3依I : 3摩爾數(shù)比例溶于500ml去離子水，以得到一磷前驅(qū)物溶液。攪拌半小時(shí)后，加入硫酸亞鐵水合物FeSO4 · 8H20、硫酸鎂水合物MgSO4 · 6H20、硫酸錳水合物MnSO4 · H20、硝酸鎳水合物Ni (NO3) 2 · 6H20于磷前驅(qū)物溶液中，其中FeSO4 · 8H2
O MgSO4 ·6Η20 MnSO4-H2O Ni (NO3) 2 ·6Η20 的摩爾數(shù)比為 7 I I 1，且FeSO4 ·8Η20、MgSO4 · 6H20、MnSO4 · Η20、及Ni (NO3)2 · 6Η20總摩爾數(shù)與磷酸摩爾數(shù)比例為3 2。反應(yīng)后，以乙醇與水混和液洗凈產(chǎn)物，并離心兩次后，在60°C下烘干12小時(shí)，獲得一摻雜有三種金屬的磷酸亞鐵Fe2. !Mg0.3Ni0.3Mn0.3 (PO4) 2 · 8H20前驅(qū)物粉末。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察所制得的摻雜有鎂金屬的磷酸亞鐵粉末的表面形貌。當(dāng)放大倍率十萬倍時(shí)，可觀察到摻雜有鎂、鎳、錳金屬的磷酸亞鐵前驅(qū)物粉末系由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且包括獨(dú)立片狀的磷酸亞鐵粉末、片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸亞鐵粉末、及片狀粉末中間相互連結(jié)的磷酸亞鐵粉末。其中，尤其以復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸鋰鐵粉末數(shù)量最多，且每一片狀粉末的長度為I. 5 μ m,如圖9A所示。而后，將上述所制得的摻雜有三種金屬的磷酸亞鐵粉末與磷酸鋰照摩爾比I : I混和，并添加15%蔗糖，以3D混合器混合2小時(shí)，而得到一混合粉末。接著，將此混合粉末放入氮?dú)夥諢崽幚頎t750°C下3小時(shí)，則可獲得片狀表面包覆碳且摻雜有三種金屬的磷酸鋰鐵粉末(LiFea7NiaiMnaiMgaiPO4)。以掃描式電子顯微鏡(SEM) (Hitachi S-4000)觀察本實(shí)施例所制得的摻雜有三種金屬的磷酸鋰鐵粉末的表面形貌，顯不本實(shí)施例的摻雜有三種金屬的磷酸鋰鐵粉末亦具有與摻雜有三種金屬的磷酸亞鐵粉末相似的外觀特征，且尤以復(fù)數(shù)片狀粉末其中一端相互連接至同一核心的磷酸鋰鐵粉末數(shù)量最多，如圖9B所示。此外，本實(shí)施例所制得的摻雜有三種金屬的磷酸鋰鐵粉末，還經(jīng)X光繞射儀(Shimadzu 6000)測(cè)量其晶體結(jié)構(gòu)。于此，X光為Cu Ka線，2Θ掃描角度為15°到45°，掃描速率為1° /min。X光繞射測(cè)量結(jié)果如圖10所示，其中，上方為本實(shí)施例所制得摻雜有三種金屬的磷酸鋰鐵粉末的XRD繞射圖，下方為JCPDS卡編號(hào)81-1173的橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鋰鐵(LiFePO4)的XRD繞射圖，于上方繞射圖中以直線標(biāo)示出繞射峰的峰值位置。結(jié)果顯示，本實(shí)施例所制作出的粉末皆為具橄欖石結(jié)構(gòu)。由上述實(shí)施例1-5的結(jié)果顯示，本發(fā)明所制得的磷酸亞鐵前驅(qū)物形狀特殊，并具有較小且均勻的粉體粒徑，故可降低后續(xù)熱處理工藝時(shí)間，而降低電池的制作成本。此外，經(jīng)熱處理燒結(jié)后所形成的磷酸鋰鐵粉末，因可保留原磷酸亞鐵前驅(qū)物的外型特征，即所形成的磷酸鋰鐵粉末具有均勻且尺寸小的粉體粒徑，故無須通過后續(xù)機(jī)械研磨及過篩的步驟，而可降低成本。再者，因本發(fā)明所制得的磷酸鋰鐵粉末具有納米、次微米或微米級(jí)尺寸， 故具有良好充放電電流均勻度且極佳充放電特性。因此，當(dāng)將本發(fā)明所制得的磷酸鋰鐵粉末應(yīng)用于鋰離子電池上時(shí)，除了可降低制作成本外，更可使充放電時(shí)間縮短并增大電容量。上述實(shí)施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用以制作鋰離子電池陰極材料的磷酸亞鐵粉末，如下列化學(xué)式(I)所示 Fe(3_x)Mx (PO4)2 · yH20 (I) 其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所組成的群組，O^x<I. 5，y為O至8的整數(shù)，且該磷酸亞鐵粉末由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且每一片狀粉末的長度為 O.5-10 μ m。
2.如權(quán)利要求I所述的磷酸亞鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末為獨(dú)立片狀粉末、中間相互連接的片狀粉末、或其中一端相互連接至同一核心的片狀粉末。
3.如權(quán)利要求2所述的磷酸亞鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末的其中一端相互連接至同一核心。
4.如權(quán)利要求I所述的磷酸亞鐵粉末，其中，該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al、及Mg所組成的群組。
5.如權(quán)利要求I所述的磷酸亞鐵粉末，其中，O< X < O. 5。
6.如權(quán)利要求I所述的磷酸亞鐵粉末，其中，該磷酸亞鐵粉末的長度為O.5-5 μ m。
7.如權(quán)利要求I所述的磷酸亞鐵粉末，其中，該磷酸亞鐵粉末的長度為O.5-2 μ m。
8.ー種磷酸亞鐵粉末的制作方法，包括下列步驟 (A)提供一磷前驅(qū)物溶液，其中該磷前驅(qū)物溶液包括一磷前驅(qū)物、及ー弱堿化合物；以及 (B)加入ー亞鐵化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー磷酸亞鐵粉末。
9.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其中，于步驟(B)中，加入ー種或以上的摻雜金屬化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー磷酸亞鐵粉末。
10.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : I至I : 999之間。
11.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : 4至I : 99之間。
12.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其中，該磷前驅(qū)物是至少ー選自由H3P04、NaH2PO4,Na2HPO4' Mg3 (PO4) 2、及 NH3H2PO4 所組成的群組。
13.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其中，該弱堿化合物是至少ー選自由Na2CO3、及NaHCO3所組成的群組。
14.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其中，該亞鐵化合物是至少ー選自由FeCl2、FeBr2,FeI2, FeSO4, (NH4)2Fe (SO4)2, Fe (NO3) 2、FeC2O4、(CH3COO) 2Fe、及 FeCO3 所組成的群組。
15.如權(quán)利要求9所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物為Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、或 Nb 的硫酸金屬鹽、碳酸金屬鹽、硝酸金屬鹽、草酸金屬鹽、醋酸金屬鹽、氯化鹽、溴化鹽、或碘化鹽。
16.ー種鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末，如下列化學(xué)式(II)所示 LiFe(1_a)MaP04 (II) 其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、lNb 所組成的群組，O 彡 a < O. 5，且該磷酸鋰鐵粉末由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且每一片狀粉末的長度為O. 5-10 μ m。
17.如權(quán)利要求16所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末為獨(dú)立片狀粉末、中間相互連接的片狀粉末、或其中一端相互連接至同一核心的片狀粉末。
18.如權(quán)利要求17所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，復(fù)數(shù)片狀粉末的其中一端相互連接至同一核心。
19.如權(quán)利要求16所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末具有橄欖石結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求16所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、Zn、Al、及Mg所組成的群組。
21.如權(quán)利要求16所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末的粉末表面包覆碳。
22.如權(quán)利要求16所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，O< a < O. 2。
23.如權(quán)利要求16所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末的長度為O.5-5 μ m。
24.如權(quán)利要求16所述的磷酸鋰鐵粉末，其中，該磷酸鋰鐵粉末的長度為O.5-2 μ m。
25.ー種鋰離子電池的磷酸鋰鐵粉末的制作方法，包括下列步驟 (a)提供ー磷酸亞鐵粉末，其中該磷酸亞鐵粉末如下列化學(xué)式(I)所示 Fe(3_x)Mx (PO4)2 · yH20 (I) 其中，M包含ー種或以上的金屬，且該金屬選自由Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、及 Nb 所組成的群組，O^x<I. 5，y為O至8的整數(shù)，且該磷酸亞鐵粉末的外型為片狀，且該磷酸亞鐵粉末的長度為O.5-10 μ m ； (b)將該磷酸亞鐵粉末與一鋰前驅(qū)物混合，以制得一混合粉末；以及 (c)熱處理該混合粉末，以制得ー磷酸鋰鐵粉末。
26.如權(quán)利要求25所述的制作方法，其中，該步驟(a)包括下列步驟 (al)提供一磷前驅(qū)物溶液，其中該磷前驅(qū)物溶液包括一磷前驅(qū)物、及ー弱堿化合物；以及 (a2)加入ー亞鐵化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以提供ー磷酸亞鐵粉末。
27.如權(quán)利要求26所述的制作方法，其中，該步驟(a2)中，加入ー種或以上的摻雜金屬化合物至該磷前驅(qū)物溶液中，以制得ー磷酸亞鐵粉末。
28.如權(quán)利要求27所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : I至I : 999之間。
29.如權(quán)利要求27所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物對(duì)該亞鐵化合物的摩爾比介于I : 4至I : 99之間。
30.如權(quán)利要求26所述的制作方法，其中，該磷前驅(qū)物是至少ー選自由H3PO4、NaH2PO4.Na2HPO4' Mg3 (PO4) 2、及 NH3H2PO4 所組成的群組。
31.如權(quán)利要求26所述的制作方法，其中，該弱堿化合物是至少ー選自由Na2CO3、及NaHCO3所組成的群組。
32.如權(quán)利要求26所述的制作方法，其中，該亞鐵化合物是至少ー選自由FeCl2、FeBr2,FeI2, FeSO4, (NH4)2Fe (SO4)2, Fe (NO3) 2、FeC2O4、(CH3COO) 2Fe、及 FeCO3 所組成的群組。
33.如權(quán)利要求27所述的制作方法，其中，該摻雜金屬化合物為Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Zr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Pt、Au、Al、Ga、In、Be、Mg、Ca、Sr、B、或 Nb 的硫酸金屬鹽、碳酸金屬鹽、硝酸金屬鹽、草酸金屬鹽、醋酸金屬鹽、氯化鹽、溴化鹽、或碘化鹽。
34.如權(quán)利要求25所述的制作方法，其中，該鋰前驅(qū)物是至少ー選自由LiOH、Li2CO3,LiNO3' CH3COOLi、Li2C2O4' Li2SO4' LiCl、LiBr、LiI、LiH2PO4、Li2HPO4、及 Li3PO4 所組成的群組。
35.如權(quán)利要求25所述的制作方法，其中，該步驟(b)是將該磷酸亞鐵粉末與一鋰前驅(qū)物、及一含碳物質(zhì)混合，以制得一混合粉末。
36.如權(quán)利要求35所述的制作方法，其中，該含碳物質(zhì)為糖類或維他命C。
37.如權(quán)利要求25所述的制作方法，其中，于步驟(c)中，是在ー氣氛下或通有ー氣流下，熱處理該混合粉末，以制得ー磷酸鋰鐵粉末。
38.如權(quán)利要求37所述的制作方法,其中，該氣氛或氣流為ー選自由氮?dú)?、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、一氧化碳、甲烷、氮?dú)浠旌蠚怏w、及其混合物所組成的群組。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池的磷酸亞鐵前驅(qū)物、使用其制備的磷酸鋰鐵粉末、及其制作方法，其中磷酸亞鐵粉末，如下列化學(xué)式(I)所示Fe(3-x)Mx(PO4)2·yH2O (I)其中，M、x、及y如說明書中所定義，且磷酸亞鐵粉末是由復(fù)數(shù)片狀粉末組成，且每一片狀粉末的長度為0.5-10μm。
文檔編號(hào)C01B25/45GK102826533SQ20111017246
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者周麗新, 吳貴兆 申請(qǐng)人:周麗新, 東萊興業(yè)股份有限公司