[發明專利]一種水熱法制備磷酸錳鋰基復合正極材料的方法

有效

• 申請號: 201710033807.9
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106848221B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 方海升;盧小朋;王星寧
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種水熱法制備磷酸錳鋰基復合正極材料的方法，屬于鋰離子電池電極材料技術領域。將鋰源、錳源、鐵源、鎂源和磷源按照化學計量比混合得到混合物，然后加入水形成溶液或懸浮液，溶液或懸浮液中鋰離子濃度為0.1～2mol/L；將得到的溶液或懸浮液加入pH調節劑調節pH為6～10，然后在水熱反應釜中在溫度為160～220℃條件下水熱反應2～20h，水熱反應完成后離心分離得到固體產物，固體產物干燥后得到磷酸錳鋰基復合正極材料，即LiMn_0.8Fe_0.2?xMg_xPO₄復合正極材料，該方法只要按LiMn_0.8Fe_0.2?xMg_xPO₄（0≤x≤0.05）的計量比配料，無需鋰過量，通過水熱反應即可合成高結晶度的LiMn_0.8Fe_0.2?xMg_xPO₄正極材料。

技術領域

本發明涉及一種水熱法制備磷酸錳鋰基復合正極材料的方法，屬于鋰離子電池電極材料技術領域。

背景技術

鈷酸鋰（LiCoO₂）是目前商品化鋰離子電池中應用最廣泛的正極材料，但鈷資源匱乏，造成LiCoO₂材料價格高昂，增加了鋰離子電池的材料成本。橄欖石型磷酸錳鋰（LiMnPO₄）具有4.1 V 的電壓平臺，與LiCoO₂的4 V平臺基本一致，而且生產原料來源廣泛，是一種物美價廉的正極材料，可望替代LiCoO₂材料。然而，純的LiMnPO₄材料電化學活性低，無法滿足實際應用的要求，但通過陽離子取代、減小顆粒尺寸和碳包覆等方法改性后，所得LiMnPO₄基材料性能得到了極大提高，近年來引起了人們極大的關注。其中，錳位鐵鎂共取代磷酸錳鋰基正極材料（LiMn_0.8Fe_0.2-xMg_xPO₄，0≤x≤0.05）具有優異的電化學性能，表現出了很好的應用前景。

目前，制備LiMnPO₄基材料的方法有固相法、溶膠-凝膠法、水熱法、溶劑熱法、共沉淀法等，其中水熱法在低溫下即可制備高結晶度的LiMnPO₄基材料，但目前報道的工藝都需要鋰過量，使得水熱反應后溶液中殘留大量未反應的鋰鹽，如果不回收處理則造成鋰的大量浪費，而回收處理則增加工藝環節，因此鋰的過量無論回收與否都將顯著增加水熱法制備的成本。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種水熱法制備磷酸錳鋰基復合正極材料的方法。該方法只要按LiMn_0.8Fe_0.2-xMg_xPO₄（0≤x≤0.05）的計量比配料，無需鋰過量，通過水熱反應即可合成高結晶度的LiMn_0.8Fe_0.2-xMg_xPO₄正極材料，本發明通過以下技術方案實現。

一種水熱法制備磷酸錳鋰基復合正極材料的方法，其具體步驟如下：

（1）室溫下，將鋰源、錳源、鐵源、鎂源和磷源按照化學式LiMn_0.8Fe_0.2-xMg_xPO₄化學計量比（鋰離子、錳離子、鐵離子、鎂離子與磷酸根離子的摩爾比為1:0.8:0.2-x:x:1）混合得到混合物，其中0≤x≤0.05，然后加入水形成溶液或懸浮液，溶液或懸浮液中鋰離子濃度為0.1～2mol/L；