[發明專利]一種納米級磷酸錳鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201710322130.0
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107134577B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 羅紹華;李俊哲;王慶;王志遠;張俊;劉彩玲;黃紅波;包碩;黎耀文;張亞輝;郝愛民;劉延國;丁學勇
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/04;H01M10/0525;B82Y40/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及一種納米級磷酸錳鋰的制備方法。該制備方法包括：S1、制備三氧化二錳飽和的氯化膽堿離子液體；S2、制備鋁網基磷酸鋰極片；S3、以所述鋁網基磷酸鋰極片為陰極，在三氧化二錳飽和的氯化膽堿離子液體中進行電沉積，在陰極上生成納米級磷酸錳鋰。本發明中，采用氯化膽堿離子液體制備出的納米級磷酸錳鋰粒度更加均勻，并且制備過程綠色環保、工藝簡單、過程易控。

技術領域

本發明涉及一種納米級磷酸錳鋰的制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其良好的循環性能、較高的能量密度和安全性等特點而被廣泛應用于便攜電子產品領域，并正逐步被開發為電動車、混合動力車的車用蓄電池，前景十分廣闊。鋰離子電池中，正極材料是最重要的組成部分，也是決定鋰離子電池性能的關鍵。磷酸錳鋰正極材料具有4.1V的高電壓，具有能量密度高、成本低、安全性高和熱穩定性好等優點，目前已成為鋰電產業界研究的熱點，有望成為繼磷酸鐵鋰之后的新一代正極材料。

目前，制備磷酸錳鋰的方法途徑較多，其中最多見的是固相法，采用固相法可制得純相的磷酸錳鋰，但是高溫煅燒很容易產生團聚，造成產品粒度不均，并且固相法耗能大。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種能夠制備出粒度較均勻的納米級磷酸錳鋰的方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明提供一種納米級磷酸錳鋰的制備方法，包括如下步驟：S1、制備三氧化二錳飽和的氯化膽堿離子液體；S2、制備鋁網基磷酸鋰極片；S3、以鋁網基磷酸鋰極片為陰極，在三氧化二錳飽和的氯化膽堿離子液體中進行電沉積，在陰極上生成納米級磷酸錳鋰。

根據本發明，步驟S1在具有惰性氣體的環境下執行，具體包括如下子步驟：S1.1、將氯化膽堿與乙二醇、或者氯化膽堿與丙三醇、或者氯化膽堿與乙二醇和丙三醇配制成混合溶液，該混合溶液盛放在電解槽中；S1.2、將混合溶液加熱至50-80℃，采用磁力攪拌器攪拌混合溶液至混合充分，形成氯化膽堿離子液體；S1.3、將過量的三氧化二錳粉末加入到氯化膽堿離子液體中，并將帶有三氧化二錳粉末的氯化膽堿離子液體加熱至160-240℃，然后采用磁力攪拌器充分攪拌，得到三氧化二錳飽和的氯化膽堿離子液體。

根據本發明，在步驟S1.1中，氯化膽堿與乙二醇的摩爾比為1:2，氯化膽堿與丙三醇的摩爾比為1:2，氯化膽堿與乙二醇、丙三醇的摩爾比為1:1:1；在步驟S1.2中，磁力攪拌器的轉子的轉速為110-130r/min，攪拌時間為4-6h；在步驟S1.3中，磁力攪拌器的轉子的轉速為110-130r/min，攪拌時間為9-11h。

根據本發明，具有惰性氣體的環境中，惰性氣體的純度大于99.99％，氧氣和水蒸汽的含量小于0.1ppm。

根據本發明，步驟S2包括如下子步驟：S2.1、將LiOH·H₂O溶液攪拌加熱至55-65℃；S2.2、在LiOH·H₂O溶液中滴加一定量的H₃PO₄溶液；S2.3、將步驟S2.2形成的溶液靜置，得到沉淀產物；S2.4、對沉淀產物進行洗滌、真空干燥處理，然后在290-310℃下煅燒形成白色Li₃PO₄粉體；S2.5、將鋁網和白色Li₃PO₄粉體壓制成鋁網基磷酸鋰極片。

根據本發明，在步驟S2.1中，LiOH·H₂O溶液的濃度為1-1.4mol/L；在步驟S2.2中，H₃PO₄溶液的濃度為0.5-0.7mol/L，滴加速度為4-6mL/min；在步驟S2.4中，煅燒時間為3.5-4.5h；在步驟S2.5中，壓制過程中，壓力為9.5-10.5MPa，保壓1.5-2.5min。