[發明專利]一種磷酸錳鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110271031.7
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102694168A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 夏永高;劉兆平;陳立鵬;張明浩
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

1.一種磷酸錳鋰正極材料，包括Li_xMn_1-y-zMl_yM2_zPO₄顆粒和包覆在所述Li_xMn_1-y-zMl_yM2_zPO₄顆粒表面的碳層，其中，0.9≤x≤1.3，0≤y≤0.3，0＜z≤0.3，M1和M2各自獨立的選自Mg，Ti，V，Co，Fe和Al中的一種或幾種，M2的濃度從Li_xMn_1-y-zMl_yM2_zPO₄顆粒表面向中心逐漸較小。

2.一種磷酸錳鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟a)將Mn源化合物和M1源化合物的水溶液與pO₄^3-在反應釜中混合，調節pH值為2～7，反應后得到Mn_1-y-zMl_yPO₄，所述水溶液中Mn源化合物的濃度為1-y-z?mol/L，所述水溶液中M1源化合物的濃度為y?mol/L，0≤y≤0.3，0＜z≤0.3；

步驟b)向所述反應釜中滴加M2源化合物的水溶液，調節pH值為2～7，M2源化合物與PO₄^3-反應，形成表面包覆有M2的磷酸鹽的Mn_1-y-zMl_yPO₄，M2源化合物的水溶液的濃度為z?mol/L；

步驟c)將步驟b)得到的產物、鋰源化合物和碳源化合物混合，球磨干混后在300～800℃下恒溫焙燒1～20h，冷卻后得到磷酸錳鋰正極材料，所述鋰源化合物中的鋰元素與Mn_1-y-zMl_yPO₄的摩爾比為x：1，0.9≤x≤1.3，M1和M2各自獨立的選自Mg，Ti，V，Co，Fe和Al中的一種或幾種。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述Mn源化合物選自硝酸錳、碳酸錳和醋酸錳中的一種或幾種。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述PO₄^3-由磷酸，磷酸二氫銨和磷酸氫二銨中的一種或幾種提供。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述M1源化合物選自M1的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化鹽中的一種或幾種；所述M2源化合物選自M2的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化鹽中的一種或幾種。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述鋰源化合物選自氫氧化鋰、碳酸鋰和氯化鋰中的一種或幾種；所述碳源化合物選自蔗糖、葡萄糖、酚醛樹脂、聚對苯、可溶性淀粉、聚乙烯醇、石墨烯和無機碳中的一種或幾種。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟a)具體為：

將Mn源化合物和M1源化合物的水溶液與含PO₄^3-的水溶液同時滴加至反應釜中，滴加速度分別為0.1～1mL/s，加熱反應釜至30～80℃，以100～1000r/分鐘的速度攪拌，向所述反應釜中滴加NH₃·H₂O溶液調節pH值為2～7，反應后得到Mn_1-y-zMl_yPO₄，所述水溶液中Mn源化合物的濃度為1-y-z?mol/L，所述水溶液中M1源化合物的濃度為y?mol/L，0≤y≤0.3，0＜z≤0.3。

8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟b)具體為：

以0.1～1mL/s的滴加速度向所述反應釜中滴加M2源化合物的水溶液，加熱反應釜至30～80℃，以100～1000r/分鐘的速度攪拌，向所述反應釜中滴加NH₃·H₂O溶液調節pH值為2～7，將M2源化合物與PO₄^3-反應，洗滌、干燥后得到表面包覆有M2的磷酸鹽的Mn_1-y-zMl_yPO₄，M2源化合物的水溶液的濃度為z?mol/L。