一种磷酸锰铁锂材料的固相合成方法
【专利摘要】一种磷酸锰铁锂材料的固相合成方法，将前驱体材料铁源、锂源、磷源、碳源、锰源按比例混合之后，加入分散剂进行球磨、烘干，在氮气保护气氛下分别进行一次烧结、二次烧结，最终得到LiMnxFe1-xPO4材料。
【专利说明】-种磯酸猛铁结材料的固相合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种裡离子电池，尤其涉及一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法。
【背景技术】
[0002] 为响应国家低碳环保，节能高效的新能源号召，开发和使用新能源汽车已经成为 未来世界汽车工业发展的必然方向。动力电池技术是新能源汽车发展的关键，W此同时，动 力电池对正极材料的性能也提出了更高的要求，即正极材料不但要有较高的比容量，而且 要有较高的比能量。众所周知，磯酸铁裡材料由于具有比容量高、循环寿命长、绿色环保、安 全性极高等诸多优点被认为是新一代最具有发展前景的裡离子电池正极材料。然而该材料 也存在一定的缺陷，即离子电导率低、比能量低。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种在保证正极材料比容量的前提下，提高材料的放电平台，W便达 到提高材料比能量目的的一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为；一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方 法，其特征在于：将前驱体材料铁源、裡源、磯源、碳源、猛源按比例混合之后，加入分散剂进 行球磨、烘干，在氮气保护气氛下分别进行一次烧结、二次烧结，最终得到LiMn,化i_,P〇4材 料。
[0005] 此方法中，前驱体材料按照Li/化摩尔比为1?1. 05,惨碳量为0. 5%?1. 5%，一 次烧结温度为35(TC?45(TC，烧结时间为化?化，二次烧结温度为60(TC?80(TC，烧结时 间为化?lOh。
[0006] 此方法中，所述球磨是利用行星式球磨机对前驱体材料进行球磨，球磨机的公转 转速为50?4(K)r/min，自转转速为100?8(K)r/min，球磨时间为2?化。
[0007] 此方法中，所述球磨使用的球磨罐材质为氧化铅、氧化铅、玛瑶、尼龙、聚四氣己帰 或不镑钢中的一种。
[0008] 此方法中，所述猛源为H氧化二猛、四氧化H猛、二氧化猛、碳酸猛中的一种或多 种。
[0009] 此方法中，所述碳源为葡萄糖、藏糖、可溶性淀粉、酷酵树脂、聚己二醇中的一种或 多种。
[0010] 此方法中，LiMnxFel-xP04材料中X为0?0. 8 ;x表示猛元素与猛、铁元素合量的 摩尔比。
[0011] 本发明的优点效果在于：由于本发明采用的该种方法，Mn27Mn3+相对Li/Li+电位 为4. IV，Fe27化相对Li/Li+的电位为3. 4V，对碳包覆磯酸铁裡材料进行猛离子惨杂改性， 由于猛离子进入磯酸铁裡晶格内部，可W形成固溶LiMn,Fei_yP〇4材料，该材料具有两个明显 的放电平台4. IV和3. 4V，比能量得到了较大程度的提高，所W采用金属离子惨杂的方式对 其进行改性，W便在保证材料比容量的前提下提高其比能量，制备工艺简单，成本低廉，颗 粒形状规则，粒径大小为纳米级，粒度分布比较均匀，常温0. 2C放电比容量为145mAh/g，比 能量可达490wh/kg，与纯相LiF'ePOA材料（比能量为476 wh/kg)相比，比能量提高了 14 wh/ kg。本发明公开一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，属于裡离子电池【技术领域】。主要包 括首先对前驱体材料进行球磨、高温烧结合成碳包覆LWeP〇4材料，通过惨杂猛源形成固溶 体LiMn,化i_,P化，达到提高材料放电平台与放电比能量的目的。本发明具备合成工艺简单、 成本低廉、产物形状规则、粒度分布均匀、比能量较高等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[001引图1为本发明材料的沈M图； 图2为本发明的XRD图； 图3为本发明材料的0. 2C放电曲线。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明： 本发明如图1、2、3所示， 一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于：将前驱体材料铁源、裡源、磯源、碳 源、猛源按比例混合之后，加入分散剂进行球磨、烘干，在氮气保护气氛下分别进行一次烧 结、二次烧结，最终得到LiMn,Fei_,P化材料。在本实施例中，前驱体材料按照Li/化摩尔比为 1?1. 05,惨碳量为0. 5%?1. 5%，一次烧结温度为350°C?450°C，烧结时间为化?化，二 次烧结温度为60(TC?80(TC，烧结时间为化?lOh。在本实施例中，所述球磨是利用行星 式球磨机对前驱体材料进行球磨，球磨机的公转转速为50?40化/min,自转转速为100? 8(K)r/min，球磨时间为2?化。在本实施例中，所述球磨使用的球磨罐材质为氧化铅、氧化 铅、玛瑶、尼龙、聚四氣己帰或不镑钢中的一种。在本实施例中，所述猛源为H氧化二猛、四 氧化H猛、二氧化猛、碳酸猛中的一种或多种。在本实施例中，所述碳源为葡萄糖、藏糖、可 溶性淀粉、酷酵树脂、聚己二醇中的一种或多种。在本实施例中，LiMnxFe 1-XP04材料中X为 0?0. 8 ;x表示猛元素与猛、铁元素合量的摩尔比。
[0014] 实施例1 将化C2〇4 ? 2&0、Li2C〇3、畑化?〇4、葡萄糖、按着Li/Fe摩尔比为1: 1，惨碳量为1. 5%混 合之后，加入无水己醇作为分散剂，放入行星式球磨机中球磨化，公转转速为2(K)r/min，自 转转速为600 r/min，取出后放入鼓风干燥箱内lOCrC干燥化，再将球磨后的前驱体材料装 入管式炉中进行一次烧结，在烧结过程中，通入惰性气体N,作为保护气，控制流速为0.化/ min,烧结温度为35(TC，烧结时间为3h，冷却后进行研磨，再进行二次烧结，烧结温度为 70(TC，烧结时间为她，然后在N,保护下缓慢冷却至室温，最终得到LiFePCVC材料； 将制备的LiFeP〇4/C材料、己快黑和粘结剂聚四氣己帰按着95:20:6质量比混合，加入 无水己醇作分散剂，在超声清洗器中超声lOmin，使混合浆料更加均匀，继续揽拌使无水己 醇充分挥发至浆料成团，在双棍社膜机上社成一定厚度的正极膜，采用裡片作为负极材料， 电解液为Imol/L LiPFe/碳酸己帰醋巧0 +碳酸二甲醋值MC) +碳酸甲己醋（EMC),选取单 层PE结构作为隔膜材料，在相对湿度<3%的真空手套箱内组装成型号为CR2430的扣式电 池。采用0. 2C电流在蓝电测试系统上进行充放电测试，电压范围为2. 3?4. 2V。
[001引 实施例2 将化C204 ? 2&0、Li2C03、NH4H2PO4、葡萄糖、二氧化猛按着Li/化摩尔比为1:1，惨碳量 为1. 5%，猛含量为0. 2%混合之后，加入无水己醇作为分散剂，放入行星式球磨机中球磨化， 公转转速为2(K)r/min，自转转速为600 r/min，取出后放入鼓风干燥箱内lOCrC干燥化，再 将球磨后的前驱体材料装入管式炉中进行一次烧结，在烧结过程中，通入惰性气体N,作为 保护气，控制流速为0.化/min,烧结温度为35(TC，烧结时间为化，冷却后进行研磨，再进行 二次烧结，烧结温度为70(TC，烧结时间为她，然后在N,保护下缓慢冷却至室温，最终得到 LiMn0.2Fe0.sP04 材料； 将制备的LiMn。.乐6。.开04材料、己快黑和粘结剂聚四氣己帰按着95:20:6质量比混合， 加入无水己醇作分散剂，在超声清洗器中超声lOmin，使混合浆料更加均匀。继续揽拌使无 水己醇充分挥发至浆料成团，在双棍社膜机上社成一定厚度的正极膜，采用裡片作为负极 材料，电解液为Imol/L LiPFe/碳酸己帰醋巧0 +碳酸二甲醋值MC) +碳酸甲己醋（EMC),选 取单层PE结构作为隔膜材料，在相对湿度<3%的真空手套箱内组装成型号为CR2430的扣 式电池，采用0. 2C电流在蓝电测试系统上进行充放电测试，电压范围为2. 3?4. 2V。
[001引表1为LWeP04与LiMnn.2Fen.sPO4材料的电化学性能测试数据。
[0017]表 1 :
【权利要求】
1. 一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于：将前驱体材料铁源、裡源、磯 源、碳源、猛源按比例混合之后，加入分散剂进行球磨、烘干，在氮气保护气氛下分别进行一 次烧结、二次烧结，最终得到LiMn,化i_,P〇4材料。
2. 根据权利要求1中所述的一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于：前驱 体材料按照Li/化摩尔比为1?1. 05,惨碳量为0. 5%?1. 5%，一次烧结温度为35(TC? 450°C，烧结时间为化?化，二次烧结温度为60(TC?80(TC，烧结时间为化?lOh。
3. 根据权利要求2中所述的一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于：所述 球磨是利用行星式球磨机对前驱体材料进行球磨，球磨机的公转转速为50?40化/min,自 转转速为100?8(K)r/min，球磨时间为2?化。
4. 根据权利要求3中所述的一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于：所述 球磨使用的球磨罐材质为氧化铅、氧化铅、玛瑶、尼龙、聚四氣己帰或不镑钢中的一种。
5. 根据权利要求4中所述的一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于：所述 猛源为H氧化二猛、四氧化H猛、二氧化猛、碳酸猛中的一种或多种。
6. 根据权利要求5中所述的一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于：所述 碳源为葡萄糖、藏糖、可溶性淀粉、酷酵树脂、聚己二醇中的一种或多种。
7. 根据权利要求6中所述的一种磯酸猛铁裡材料的固相合成方法，其特征在于： LiMnxFei_,P〇4 材料中 X 为 0 ?0. 8。
【文档编号】C01G45/00GK104466161SQ201410690526
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】关成善, 宗继月, 李涛, 刘艳辉, 贾传龙 申请人:山东精工电子科技有限公司