一种磷酸锰铁锂的制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种磷酸锰铁锂的制备方法。

背景技术：

1、磷酸锰铁锂与磷酸铁锂同属磷酸盐系材料，核心区别只在于锰元素的添加和铁元素的下降。在性能方面：磷酸锰铁锂在保留磷酸铁锂循环寿命长、热稳定性高和安全性强等优点的同时，相比于磷酸铁锂电池的电压平台3.4～3.5v可提升到4.3v，能量密度能够提升15％～20％。在成本方面，锰广泛存在在自然界中，资源丰富，在正极材料当中提升锰元素的占比，对于降低电池成本有着显著作用。

2、磷酸锰铁锂的制备工艺包括固相法和水热法。其中，固相法采用锰盐、铁盐(氧化物、磷酸盐、草酸盐等)和碳酸锂、磷酸盐经过加水浆化后研磨，然后经喷雾干燥和煅烧，得到磷酸锰铁锂。固相法存在锰铁材料的偏析问题。因为磷酸锰锂的导电性极低，所以如果存在单独的磷酸锰锂相，则会造成容量非常低，虽然先制备锰铁共沉淀，再进行固相反应，可以缓解这个问题，但是存在工艺流程长，同时锰铁的共沉淀比较难以保证其共沉淀效果。水热法采用锂盐、铁盐、锰盐、磷酸盐混合加入到水中，然后在高温高压下，反应得到结晶度低的磷酸锰铁锂，然后进行煅烧和碳包覆，得到磷酸锰铁锂。申请号为201410839727.9、申请号为202010817274.5、申请号为201810989274.6的专利中均采用水热法制得磷酸锰铁锂。但水热法存在难以大规模生产应用，且碳包覆存在一定的困难等缺点。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种磷酸锰铁锂的制备方法，旨在解决现有磷酸锰铁锂制备方法得到的磷酸锰铁锂电性能差的问题，该方法在喷雾干燥前，各原料实现了离子级别的混合，提高了产品容量，减少了锰溶出；制得的磷酸锰铁锂具有粒径小、压实密度高和容量高等优点；且工艺简单，适合大规模工业化生产。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、本发明提供的一种磷酸锰铁锂的制备方法，包括如下步骤：

4、将混合液i、磷酸溶液和可溶性有机碳源混合后，得到混合液ii；其中，所述混合液i包括醋酸锰、醋酸亚铁和醋酸锂；

5、所述混合液ii依次经喷雾干燥、煅烧和粉碎，得到所述磷酸锰铁锂。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

7、(1)本发明提供的磷酸锰铁锂的制备方法中，各原料以离子状态混合分散到水溶液中，混合尺寸非常小，达到离子尺度，保证了锰铁混合均匀，降低了锰的偏析现象，减少锰溶出。

8、(2)本发明在喷雾干燥前各原料实现了离子级别的混合，因此降低了后续煅烧过程的煅烧温度，在较低的煅烧温度下，离子迁移距离很短，反应融合很快，可以得到更高的压实密度，避免了大颗粒的产生，容量也会更高。

9、(3)本发明的制备方法简单，无需单独合成锰铁前驱体，且无研磨等工序，工艺流程短，适合大规模工业化生产。

技术特征：

1.一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述混合液i还包括醋酸镁和醋酸铝。

3.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述可溶性有机碳源包括第一碳源和第二碳源；

4.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述混合液ii中，锰元素、铁元素、锂元素和磷元素的摩尔比为(0.4～0.6)：(0.4～0.6)：(1.02～1.05)：1。

5.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述混合液ii中，铝元素、镁元素和锰元素的摩尔比为(0.01～0.02)：(0.005～0.01)：1。

6.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂中，碳元素含量为1.5wt％～2.5wt％。

7.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述混合液i的制备方法，包括：含有铁粉、锰粉和碳酸锂的混合物料与醋酸溶液反应，固液分离后得到所述混合液i；

8.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的进风温度为250～350℃；

9.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述煅烧包括：在惰性气氛下，升温至650～690℃保温处理9～13h，冷却。

10.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述粉碎包括：

技术总结
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种磷酸锰铁锂的制备方法。本发明提供的磷酸锰铁锂的制备方法，包括如下步骤：将混合液I、磷酸溶液和可溶性有机碳源混合后，得到混合液II；其中，混合液I包括醋酸锰、醋酸亚铁和醋酸锂；混合液II依次经喷雾干燥、煅烧和粉碎，得到所述磷酸锰铁锂。本发明的制备方法在喷雾干燥前各原料实现了离子级别的混合，保证了锰铁混合均匀，降低了锰的偏析现象，减少锰溶出；同时，采用该方法制得的磷酸锰铁锂具有粒径小、压实密度高和容量高等优点。

技术研发人员：刘世琦,吕飞,高凯,王勤,陈世涛
受保护的技术使用者：湖北万润新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16