一种湿化学法制备磷酸锰锂正极材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新型化学储能领域，特别涉及一种湿化学法制备磷酸锰锂正极材料的方法。
【背景技术】
[0002]磷酸锰锂材料是锂离子电池的一种正极材料，具有价格低廉、原材料丰富、无毒、热稳定性好、比能量高、循环寿命长、搁置寿命长、安全性能突出及对环境无污染的特点，其理论比容量为170mAh/g，理论工作电压约为4.1 V，是一种最具有潜力的新型锂离子电池正极材料。但是磷酸锰锂正极材料仍存在一些不足之处，如电导率低、离子扩散系数低、低温性能差、倍率放电能力差等缺点，导致其应用方面受到了诸多的限制。国内外研究机构或企业不断的改进磷酸锰锂材料的合成方法，以提高磷酸锰锂材料的性能，其中一个有效的方法是掺入碳到磷酸锰锂中形成复合材料。这种方法可以有效地提高磷酸锰锂复合材料的倍率、比容量，但是这种方法对于低温性能的改进比较有限。水热合成法制备磷酸猛锂材料的优点之一是合成的材料纯净、杂质少，但是现有的水热法通常采用Mn、L1、P的盐或碱的溶液在高温高压下进行反应，伴随而来的是副产物同时存在于磷酸锰锂产物，带来分离的问题，以及副产物可能污染磷酸锰锂产品的问题。同时反应物的浓度比较低，导致反应釜的利用效率比较低，单位设备的产率低。本发明公开了一种湿化学法制备磷酸锰锂正极材料的方法，解决了水热法现存的问题，消除了副产物的产生，提高了单位设备产率，提高了生产能力。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种湿化学法制备磷酸锰锂正极材料的方法，采用磷酸锂和磷酸亚锰为原料，通过水热反应制备磷酸锰锂材料，解决了水热法制备的副产物分离和单位设备产率低的问题，同时保持了水热法制备磷酸锰锂材料的优点。
[0004]本发明实现目的的技术方案是:
一种湿化学法制备磷酸锰锂正极材料的方法，制备方法的步骤是:
(1)把分析纯的磷酸锂和分析纯的磷酸亚锰晶体按照摩尔比Li:Mn=l.(Tl.02:1的比例混合放入研钵，再加入混合物质量10%的无水乙醇来研磨f 3小时至乙醇挥发完毕，混合物成为粉末；
(2)按照混合物质量1%比例加入抗坏血酸,研磨均匀，再加入与混合物质量相同的4%的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀成为浆状；
(3)把浆状物倒入水热反应釜，加热到180°C保持10小时，然后降温到室温，打开反应釜倒出所有物料，进行105°C鼓风干燥成为块状物；
(4)把块状物在高纯氮气保护下以5°C/分钟的速度升温到450°C，保温2小时，再以5°C/分钟的速度升温到700°C保温4小时，自然降温至室温，取出物料，研磨成粉末，过100目筛，得到磷酸锰锂材料； (5)步骤(I)中所述的聚乙烯醇，其特征是:分子量范围在500(Γ15000。
[0005]
【具体实施方式】
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
[0006]实施例1
(1)把118.1g磷酸锂(上海中锂实业有限公司，纯度98%)和412.1g磷酸亚锰晶体(分析纯，纯度99%)混合放入研钵，再加入62.5g无水乙醇来研磨3小时乙醇挥发完毕，混合物成为粉末；
(2)加入6.25g医药级抗坏血酸，研磨均匀，再加入625g的4%的聚乙烯醇(分子量6000)溶液，在小型分散机上搅拌均匀成为浆状；
(3)把浆状物倒入水热反应爸，密封好，加热到180°C保持10小时，然后降温到室温，打开反应釜倒出所有物料，进行105°C鼓风干燥成为块状物；
(4)用管式实验电炉把块状物在高纯氮气保护下以5°C/分钟的速度升温到450°C，保温2小时，再以5°C /分钟的速度升温到700°C保温4小时，自然降温至室温，取出物料，研磨成粉末，过100目筛，得到磷酸锰锂材料。
[0007]测试制备的磷酸锰锂材料，以金属锂为负极，该材料在0.1C放电倍率下，其克容量为 150mAh/g。
[0008]实施例2
(1)把118.1g磷酸锂(上海中锂实业有限公司，纯度98%)和412.1g磷酸亚锰晶体(分析纯，纯度99%)混合放入研钵，再加入62.5g无水乙醇来研磨1.2小时乙醇挥发完毕，混合物成为粉末；
(2)加入6.25g医药级抗坏血酸，研磨均匀，再加入625g的4%的聚乙烯醇(分子量15000)溶液，用小型分散盘是搅拌机搅拌均匀成为浆状；
(3)把浆状物倒入水热反应爸，密封好，加热到180°C保持10小时，然后降温到室温，打开反应釜倒出所有物料，进行105°C鼓风干燥成为块状物；
(4)用管式实验电炉把块状物在高纯氮气保护下以5°C/分钟的速度升温到450°C，保温2小时，再以5°C /分钟的速度升温到700°C保温4小时，自然降温至室温，取出物料，研磨成粉末，过100目筛，得到磷酸锰锂材料。
[0009]测试制备的磷酸锰锂材料，以金属锂为负极，该材料在0.1C放电倍率下，其克容量为 152mAh/g。
[0010]实施例3
(1)把120.5g磷酸锂(上海中锂实业有限公司，纯度98%)和412.1g磷酸亚锰晶体(分析纯，纯度99%)混合放入研钵，再加入62.5g无水乙醇来研磨3小时乙醇挥发完毕，混合物成为粉末；
(2)加入6.25g医药级抗坏血酸，研磨均匀，再加入625g的4%的聚乙烯醇(分子量10000)溶液，搅拌均匀成为浆状；
(3)把浆状物倒入水热反应釜，加热到180°C保持10小时，然后降温到室温，打开反应釜倒出所有物料，进行105°C鼓风干燥成为块状物；
(4)用管式实验电炉把块状物在高纯氮气保护下以5°C/分钟的速度升温到450°C，保温2小时，再以5°C /分钟的速度升温到700°C保温4小时，自然降温至室温，取出物料，研磨成粉末，过100目筛，得到磷酸锰锂材料。
[0011]测试制备的磷酸锰锂材料，以金属锂为负极，该材料在0.1C放电倍率下，其克容量为 151mAh/g。
【主权项】
1.一种湿化学法制备磷酸锰锂正极材料的方法，其特征是:制备方法的步骤是: (1)把分析纯的磷酸锂和分析纯的磷酸亚锰按照摩尔比Li:Mn=l.(Tl.02:1的比例混合放入研钵，再加入混合物质量10%的无水乙醇来研磨f 3小时至乙醇挥发完毕，混合物成为粉末； (2)按照混合物质量1%比例加入抗坏血酸,研磨均匀，再加入与混合物质量相同的4%的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀成为浆状； (3)把浆状物倒入水热反应釜，加热到180°C保持10小时，然后降温到室温，打开反应釜倒出所有物料，进行105°C鼓风干燥成为块状物； (4)把块状物在高纯氮气保护下以5°C/分钟的速度升温到450°C，保温2小时，再以5°C /分钟的速度升温到700°C保温4小时，自然降温至室温，取出物料，研磨成粉末，过100目筛，得到磷酸锰锂材料。
2.权利要求1所示的一种湿化学法制备磷酸铁锂正极材料的方法，其特征是所述的聚乙烯醇分子量范围在5000?15000。
【专利摘要】一种湿化学法制备磷酸锰锂正极材料的方法，制备方法的步骤是：(1)把分析纯的磷酸锂和分析纯的磷酸亚锰按照摩尔比Li：Mn=1.0~1.02：1的比例混合放入研钵，再加入无水乙醇来研磨1~3小时至混合物成为粉末；(2)加入抗坏血酸，研磨均匀，再加入4%的聚乙烯醇溶液，搅拌均匀成为浆状；(3)把浆状物加热到180℃保持10小时，然后降温到室温，反应釜倒出所有物料，105℃鼓风干燥成为块状物；(4)把块状物在高纯氮气保护下以5℃/分钟的速度升温到450℃，保温2小时，再以5℃/分钟的速度升温到700℃保温4小时，降温至室温，研磨成粉末，过100目筛，得到磷酸锰锂材料。
【IPC分类】H01M4-58
【公开号】CN104701539
【申请号】CN201310667415
【发明人】郝德利, 叶丽光
【申请人】天津赫维科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月7日