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公司新聞
氫氧化鈉沉淀制備材料及其結構性能研究
2020-05-06IP屬地 火星430

氨水廉價易得,在工業上大量使用,是一種優良的堿沉淀劑。但氨水通常由液氨溶于水制得,液氨的儲存和溶解具有一定的危險性,有些企業出于安全考慮不愿使用。氨水有濃烈的刺激性氣味,工廠勞動條件比較惡劣。廢水中有氨氮殘留,必須嚴格凈化才能排放。因此,在某些情況下,企業可能更愿意使用氫氧化鈉作為堿沉淀劑。氯堿工業制備出的氫氧化鈉溶液(通常稱為液堿),同樣廉價易得且在工業上大量使用。氫氧化鈉溶液沒有濃烈的刺激性氣味,有利于改善工廠勞動條件。廢水中沒有氨氮殘留,有利于環保。考慮到以上幾點,用氫氧化鈉代替氨水,用控制結晶-陳化晶化法制備磷酸鐵前驅體的研究是有意義的。 配制 3  mol/L 的氫氧化鈉溶液代替 3  mol/L 的氨水溶液,其他原料液、制備方法、控制條件、分析表征方法與氨水沉淀完全一樣。 研究表明,控制結晶反應母液中的鐵磷含量、陳化晶化母液中的鐵含量、Fe PO4·2H2O前驅體的鐵磷含量及鐵磷比都與氨水沉淀的幾乎相同。

陳化晶化處理前 Fe PO4·2H2O 前驅體的差熱-熱重曲線圖與氨水沉淀的有些區別,但經陳化晶化處理后,結晶態 Fe PO4·2H2O 前驅體的差熱-熱重曲線圖與氨水沉淀的幾乎完全一樣。

衍射圖譜分析表明,直接由氫氧化鈉控制結晶法合成的 Fe PO4·2H2O 為非晶態無定型;陳化晶化處理后,Fe PO4·2H2O 發生了晶型轉化,譜圖與純 Fe PO4·2H2O (JCPDS 33-666)譜圖一致;600  ℃焙燒脫水后的樣品譜圖與純的正交無水 Fe PO4(JCPDS  29-715)譜圖一致;制得的磷酸鐵鋰的衍射譜圖與正交橄欖石結構 Li Fe PO4(JCPDS 40-1499)的譜圖一致,沒有雜峰存在,表明制得了純相的 Li Fe PO4正極材料。這與氨水沉淀的結果完全一致。

Fe PO4·2H2O 前驅體和 Li Fe PO4正極材料的粒度分布也與氨水沉淀的結果類似。

圖 2.7 是 Fe PO4·2H2O 和無水 Fe PO4的掃描電鏡圖,與氨水沉淀制備的十分相似,只是在具體細節上有所區別。控制結晶法制得的 Fe PO4·2H2O 呈類球形;經過陳化晶化處理,Fe PO4·2H2O 顆粒明顯增大,變成球殼狀,具有微納米結構;600 ℃焙燒處理制得的無水 Fe PO4基本保持了燒前 Fe PO4·2H2O 的形貌,仍為球殼狀。

電池測試結果表明,制得的 Li Fe PO4正極材料的電化學性能與氨水沉淀的十分相似,首次充放電比容量和庫侖效率高,循環性能和倍率性能更優,但大電流充放電性能也有待改善。 
綜上所述,用氫氧化鈉代替氨水,用控制結晶-陳化晶化法制備 Fe PO4·2H2O 前驅體和 Li Fe PO4正極材料完全可行,結果幾乎相同,這為實際工業生產提供了新的選擇。

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