[發(fā)明專利]一種磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法及其用途

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510080342.3
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104681799A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑞瑜;楊純誠;陳偉皇;張中人
• 申請（專利權(quán)）人: 臺塑生醫(yī)科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 朱梅;錢程

1.一種磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，包括以下步驟：

a)依摩爾比為1∶1-y∶y∶1，且0＜y＜1；選擇鋰源、鐵源、錳源及磷酸源為原料；

b)基于磷酸鋰鐵錳/碳(LFMP/C)的總重量，選擇使用量介于1～30wt％的碳源；其中，所述碳源選自蔗糖、葡萄糖、淀粉、呋喃樹脂、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚苯乙烯球(PS球)、甲基丙烯酸甲酯球(PMMA球)、Super?P導(dǎo)電碳材、碳球?qū)щ娞疾?CS)、碳黑導(dǎo)電碳材(CB)、石墨烯導(dǎo)電碳材、納米碳管碳材、人工石墨、合成石墨或中間相碳微球(MCMB)的其中一種或以上混合；

c)將鋰源、鐵源、錳源、磷酸源及碳源直接做固相混合及研磨；其中，在進(jìn)行五種原料固相混合時，加入螫合劑作為還原劑，且所述螫合劑選自草酸、酒石酸、檸檬酸、聚丙烯酸或琥珀酸的其中一種或以上混合；

d)將步驟c)研磨后的前趨物置入高溫爐，在空氣中、或在氬氣或氮?dú)猸h(huán)境下、或在通入氫氣及氬氣混合氣環(huán)境下，在煅燒溫度600～900℃下，持續(xù)煅燒熱處理10～72小時，取得獲得碳源包覆改性的磷酸鋰鐵錳(LFMP)煅燒產(chǎn)物，即制得分子式為LiFe_1-yMn_yPO₄/C的磷酸鋰鐵錳/碳(LFMP/C)陰極材料，其中0＜y＜1。

2.如權(quán)利要求1所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，在進(jìn)行步驟d)持續(xù)煅燒熱處理之前，對置入高溫爐的前趨物先進(jìn)行預(yù)燒熱處理，在溫度350～500℃下熱處理1～10小時，將前趨物的水份及小分子除掉。

3.如權(quán)利要求1或2所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，在步驟d)進(jìn)行煅燒熱處理的過程中，通入氫氣及氬氣混合氣體的組成，為H₂∶Ar＝10％∶90％、H₂∶Ar＝5％∶95％、H₂∶Ar＝4％∶96％、H₂∶Ar＝3％∶97％、H₂∶Ar＝2％∶98％、H₂∶Ar＝1％∶99％或H₂∶Ar＝0.5％∶99.5％的其中一種組成。

4.如權(quán)利要求3所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，在步驟d)制得的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料，包含殘留碳量占磷酸鋰鐵錳/碳(LFMP/C)總重量的0.10～20wt％。

5.如權(quán)利要求3所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，在步驟d)制得的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料，分子式為LiFe_1-yMn_yPO₄/C，且y＝0.2、0.5、0.7及0.8。

6.如權(quán)利要求3所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，所述鋰源為鋰金屬氫氧化物、鋰金屬氯化物或鋰金屬鹽類；所述鐵源為鐵金屬氧化物、鐵金屬氯化物或鐵金屬鹽類；所述錳源為錳金屬氧化物或錳金屬鹽類；所述磷酸源為選自磷酸銨、磷酸氫銨、磷酸二氫銨、磷酸鋰、磷酸氫鋰、磷酸銨鋰、磷酸或磷酸鈉的其中一種或以上混合。

7.如權(quán)利要求3所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，所述氬氣(Ar)以氮?dú)?N₂)取代。

8.如權(quán)利要求3所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，所述鋰源選自氫氧化鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、氯化鋰、磷酸氫鋰、磷酸鋰、碳酸鋰或碳酸氫鋰的其中一種或以上混合；所述鐵源選自硫酸鐵、草酸亞鐵、磷酸鐵、醋酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵或氧化鐵的其中一種或以上混合；所述錳源選自草酸錳、碳酸錳、檸檬酸錳、硫酸錳、醋酸錳、硝酸錳、磷酸錳或氧化錳的其中一種或以上混合；所述磷酸源為選自磷酸銨、磷酸氫銨、磷酸二氫銨、磷酸鋰、磷酸氫鋰、磷酸銨鋰、磷酸或磷酸鈉的其中一種或以上混合。

9.如權(quán)利要求8所述的磷酸鋰鐵錳/碳陰極材料的制造方法，其中，所述鐵源為摻雜0.1～10％摩爾比過渡金屬元素或稀土金屬元素的鐵金屬，且所述過渡金屬元素至少選自鈮(Nb)、鉬(Mo)、釩(V)、鈦(Ti)、錳(Mn)、釔(Y)或釕(Ru)的其中一種，所述稀土金屬元素至少選自鑭(La)、鈰(Ce)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、釓(Gd)或鉺(Er)的其中一種。