一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法及制备的正极材料与流程

本申请涉及锂离子电池材料，尤其是涉及一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法及制备的正极材料。

背景技术：

1、随着太阳能、风能、水能等可再生能源技术的快速发展，有效的储能装置及储能技术成为近年来的主要问题之一。自上世纪90年代初被sony公司商业化以来，锂离子电池(libs)一直在迅速发展，已逐渐从小型便携式电子设备扩展到插电式混合动力电动汽车(phev)、电动汽车(ev)和大规模储能。libs在这些新领域中不断扩大的大规模应用迫切要求显着提高能量密度和倍率性能，以增强其可行性。因此，新型电极材料、稳定电解质和高效电池工程的联合开发已成为高性能锂离子电池设计的主要和重要目标之一。

2、正极材料对于锂离子电池的能量密度、比容量和成本效益起着重要和核心的作用。高性能正极材料的设计和制备研究受到了全世界学术和工业研究的广泛关注。近些年广泛应用的正极材料层状(licoo2、lini1/3mn1/3co1/3o2等)、尖晶石(limn2o4、linixmnyo4等)和橄榄石(lifepo4、limn1-xfexpo4等)，其中，lifepo4(lfp)因其对环境友好、fe元素天然丰富、电化学性能优异和结构稳定等吸引人的特性，已被广泛研究和商业化。受到lfp成功商业化的鼓舞，现在的研究重点是更具挑战性的橄榄石limpo4(m＝mn、co和ni)化合物。特别是综合了lifepo4和limnpo4优点的磷酸铁锰锂基life1-xmnxpo4(lfmp，0.5≤x<1.0)，因其低成本、环保和电化学性能好等优点而备受世界关注，虽然mn的引入可以有效提高磷酸铁锂的能量密度，但相应的导电性会随着锰含量的升高而降低，这使得材料的电化学性能很难得到充分发挥。

技术实现思路

1、为了解决锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料较低的电子电导率和锂离子迁移速率，本申请提供一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法及制备的正极材料。

2、本申请提供的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法及制备的正极材料采用如下的技术方案：一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，包括以下步骤：

3、s1：在室温条件下，将锂源、锰源、铁源和磷源以摩尔比1:0.5～0.8:0.2～0.5:1分散在超纯水中，其中超纯水与锰源、铁源、磷源、锂源的质量比为1:0.5～0.8，搅拌一段时间后再加入碳源，其中碳源与锰源、铁源、磷源、锂源的质量比为1:8～17，继续搅拌，得到混合浆料；

4、s2：将混合浆料转移至球磨机中，球磨2～4h；

5、s3：将s2中球磨后浆料过筛后转移至砂磨机中，持续砂磨30～50min；

6、s4：将s3中所获得的浆料边搅拌边进行喷雾干燥，并收集粉料；

7、s5：将s4中粉料在惰性气氛下加热至400～500℃，保温2～3h，然后继续加热至700～800℃并保温5～6h，获得最终磷酸锰铁锂。

8、进一步的：所述s1中锰源为：mn3o4、mn2o3、mno2、mnco3和mn(ch3coo)2中任意一种或其结合。

9、进一步的：所述s1中铁源为：fepo4和fec2o4·2h2o中的任意一种或其结合。

10、进一步的：所述s1中磷源为：h3po4和lih2po4中的任意一种或其结合。

11、进一步的：所述s1中锂源为：li2co3和lioh·h2o、lih2po4中的任意一种或其结合。

12、进一步的：所述s1中碳源为：c6h12o6、c12h22o11和peg6000或peg8000中的任意一种或其结合。碳源与锂源、铁源、磷源、锰源总质量的比为：1:8～17。

13、进一步的：所述s3筛网筛选粒度为≤0.4μm。

14、进一步的：所述s4中喷雾干燥的温度范围：200～250℃。

15、进一步的：所述s5中惰性气体为：n2和ar中的任意一种或其结合。

16、本发明还公开了一种采用上述正极材料制备方法制备的磷酸锰铁锂正极材料。

17、综上所述，本申请包括以下至少一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法及制备的正极材料有益技术效果：

18、1.在实际生产过程中磷酸锰铁锂的前驱体和烧结温度会影响其粒径，从而影响其比表面积，进而影响mn的溶解。本发明提供的磷酸锰铁锂正极材料中，通过调整原料组合和合成过程参数，可以优化原始磷酸锰铁锂正极材料的形貌和晶体稳定性，从而提高电子电导率和锂离子迁移速率；

19、2.本发明通过提高电子导电性来提高磷酸锰铁锂正极材料的电化学性能，同时，它可以改变表面特性并提供保护层以减少活性材料和电解质之间的直接接触，抑制相变，增加结构稳定性，从而提高电子电导率和锂离子迁移速率；

20、3.本发明中，以锂源、铁源、锰源、磷源和碳源作为原材料，通过喷雾干燥法和两步烧结合成具有均匀碳包覆层的磷酸锰铁锂(limn1-xfexpo4，x＝0.2-0.5)正极材料。

技术特征：

1.一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中锰源为：mn3o4、mn2o3、mno2、mnco3和mn(ch3coo)2中任意一种或其结合。

3.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中铁源为：fepo4和fec2o4·2h2o中的任意一种或其结合。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中磷源为：h3po4和lih2po4中的任意一种或其结合。

5.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中锂源为：li2co3和lioh、lih2po4中的任意一种或其结合。

6.根据权利要求1-5中任意项所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中碳源为：c6h12o6、c12h22o11和peg6000或peg8000中的任意一种或其结合；其中碳源与锂源、铁源、磷源、锰源总质量的比为：1:8～17。

7.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s3筛网筛选粒度为≤0.4μm。

8.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s4中喷雾干燥的温度范围：200～250℃。

9.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法，其特征在于：所述s5中惰性气体为：n2和ar中的任意一种或其结合。

10.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于：按照如权利要求1-9任意项所述的正极材料制备方法所制备。

技术总结
本申请涉及一种磷酸锰铁锂正极材料制备方法及制备的正极材料，包括以下步骤：S1：在室温条件下，将锂源、锰源、铁源和磷源以摩尔比1:0.5～0.8:0.2～0.5:1分散在超纯水中，其中超纯水与锰源、铁源、磷源、锂源的质量比为1:0.5～0.8，搅拌一段时间后再加入碳源，其中碳源与锰源、铁源、磷源、锂源的质量比为1:8～17，继续搅拌，得到混合浆料；S2：将混合浆料投入球磨机中，球磨2～4h；S3：将S2中球磨后浆料过筛后转移至砂磨机中，持续砂磨30～50min；S4：将S3中获得的浆料边搅拌边进行喷雾干燥，并收集粉料；S5：将所述粉料在惰性气氛下加热至400～500℃，保温2～3h，持续加热至700～800℃并保温5～6h，获得磷酸锰铁锂，本申请具有提高锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料的电子电导率和锂离子迁移速率的效果。

技术研发人员：曹圣平,陈电华,翁军伟,何进忠,曾怀政
受保护的技术使用者：宁夏百川新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13