[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極活性材料LiMnxFe1-xPO4/C的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210565398.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103887491A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳靖華;丁芳芳;徐茶清;肖峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海比亞迪有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正極活性材料LiMn_xFe_1-xPO₄/C的制備方法。

背景技術(shù)

目前，有報道的磷酸錳鐵鋰的制備方法有兩種：一種是高溫固相法；另一種方法是傳統(tǒng)的水熱法。

傳統(tǒng)高溫固相法制備磷酸錳鐵鋰的方法如專利CN201110322643，該專利采用將鋰、錳、鐵、磷酸鹽及少量摻雜元素進(jìn)行球磨、砂磨或者攪拌分散混合后，在高溫下預(yù)燒結(jié)，然后加入碳源進(jìn)行球磨、砂磨或者攪拌分散混合，最后再在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，最后將燒結(jié)后的產(chǎn)物進(jìn)行球磨、破碎得到磷酸鐵鋰材料。該專利存在以下問題：①原料一般是固體粉末或者部分是固體粉末，采用機(jī)械攪拌或者球磨方式混合，難以保證鋰、錳、鐵和磷酸鹽混合的均勻性會造成最終產(chǎn)物不是均勻、單相結(jié)晶體；②經(jīng)過多個球磨、高溫?zé)Y(jié)過程，需要消耗大量的能耗，提高了材料的制備成本；③制備過程中主要通過球磨來控制材料的尺寸，難以獲得小粒徑（特別是100nm以下）的磷酸錳鐵鋰材料。

傳統(tǒng)水熱法制備磷酸錳鐵鋰的方法如專利CN201110116152，專利CN201110116152將氫氧化鋰、磷酸、硫酸亞鐵和硫酸亞錳攪拌混合，然后轉(zhuǎn)移到密閉反應(yīng)釜中，在一定壓力下、一定溫度下反應(yīng)數(shù)小時后進(jìn)行過濾洗滌，然后加入可溶性碳源進(jìn)行攪拌分散，然后進(jìn)行噴霧干燥或者閃蒸干燥，最后將干燥后的粉末在高溫下進(jìn)行燒結(jié)包碳獲得磷酸鐵鋰材料。該專利存在以下問題：①采用硫酸亞鐵和硫酸亞錳做原料，硫酸根需要增加2倍的氫氧化鋰來配比，而鋰源較貴，造成制備成本較高；②反應(yīng)后濾液中有硫酸鋰殘留，需要進(jìn)行洗滌及后期的沉淀提取硫酸鋰工序，增加了制備過程的工序及成本；③在制備前驅(qū)體溶液時，會產(chǎn)生磷酸鐵、磷酸二氫錳、磷酸錳、磷酸一氫亞錳、磷酸鋰等多種不溶鐵鹽、多種不溶錳鹽及多種不溶鋰鹽，成分較多，在水熱反應(yīng)過程中難以保證各種成分是均勻、一致分散及相互反應(yīng)，導(dǎo)致最終產(chǎn)物成分可能是不均勻一致的；④在水熱反應(yīng)時，由于磷酸鐵鋰和磷酸錳鋰的Ksp不一樣，可能會造成兩種成分不是同步均勻沉淀，造成最終產(chǎn)物可能不是均勻單相磷酸錳鐵鋰材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的磷酸錳鐵鋰的制備方法存在磷酸錳鐵鋰不是均勻的單相結(jié)晶體的技術(shù)問題，提供一種均勻的單相結(jié)晶體的磷酸錳鐵鋰的制備方法。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極活性材料LiMn_xFe_1-xPO₄/C的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1、將可溶性二價錳鹽、可溶性亞鐵鹽混合均勻形成錳鐵鹽混合物；

S2、在惰性氣體保護(hù)下將錳鐵鹽與絡(luò)合沉淀劑混合，共沉淀制備Mn_xFe_1-xC₂O₄·2H₂O前軀體；

S3、對前驅(qū)體進(jìn)行洗滌、干燥獲得前驅(qū)體粉末；

S4、在惰性氣體保護(hù)下，將Mn_xFe_1-xC₂O₄·2H₂O前驅(qū)體與可溶性鋰鹽和磷酸鹽混合均勻后獲得前驅(qū)體溶液；

S5、將前驅(qū)體溶液在惰性氣體保護(hù)的密閉容器中反應(yīng)獲得反應(yīng)物溶液；

S6、在反應(yīng)物溶液中加入碳源乳化分散后，進(jìn)行干燥獲得混合物粉末，將該混合物粉末高溫?zé)Y(jié)包碳，即可獲得磷酸錳鐵鋰材料；

其中，0<X<1；所述可溶性二價錳鹽、可溶性亞鐵鹽的摩爾數(shù)之和等于絡(luò)合沉淀劑的摩爾數(shù)；在步驟S2中加入pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH為3-14。