[發明專利]一種磷酸錳鐵的制備方法

有效

• 申請號: 201810084638.6
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108306003B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 蔣央芳
• 申請（專利權）人: 蔣央芳
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;C01B25/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種磷酸錳鐵的制備方法。配制底液，然后在攪拌情況下將錳鐵混合溶液和碳酸氫銨溶液對加到底液中，加料完畢后繼續攪拌反應,得到碳酸鹽漿料；將碳酸鹽漿料經過固液分離，將濾渣經過熱純水洗滌，然后加入純水漿化，然后將磷酸溶液和雙氧水同時均速加入到漿化料中，然后升溫，得到磷酸錳鐵漿料；將磷酸錳鐵漿料進行固液分離，然后將濾渣加入熱純水進行洗滌，然后進行真空干燥、篩分、除鐵得到磷酸錳鐵；將得到的磷酸錳鐵加入無水酒精與鈦酸丁酯的混合溶液，進行砂磨，然后將漿料進行噴霧干燥，得到鈦包覆的磷酸錳鐵。本發明得到了鈦包覆的磷酸錳鐵材料，粒徑小,振實密度高且比表面小，粒度分布均勻，且錳鐵不存在偏析現象。

技術領域

本發明涉及一種磷酸錳鐵的制備方法，屬于鋰電池新能源材料領域。

背景技術

LiMnPO4(LMP)具有原料價格便宜、結構較穩定、理論比容量和放電電壓平臺高等優點，是很有發展前景的的鋰離子動力電池正極材料之一。但是LMP材料存在電子導電率和離子導電性低等缺陷，限制了其規模應用。通過在LMP中摻雜Fe元素可以提高材料在充放電過程中的動力學性能，近年來采用納米化合碳包覆等方法，大大提高了摻鐵磷酸錳鋰(LFMP)材料的電化學性能。最新的報道表明PHOSTCH公司也有量產LFMP的能力，LFMP材料也已經應用于動力電池領域。然而，如何提升富錳LiFe1-yMnyPO4材料(0.5≤y<1.0)的放電比容量、倍率性能、循環穩定性(尤其是高、低溫循環性能)以及材料的振實密度等性能，是這類材料在高比能動力電池應用研究中亟需解決的重要問題。

磷酸鐵鋰理論比容量170mAh/g，放電平臺3.4V，材料能量密度是578Wh/kg；磷酸錳鋰理論比容量為171mAh/g，放電平臺4.1V，材料能量密度是701Wh/kg，比前者高21％。

磷酸錳鐵鋰的前驅體一般為磷酸錳鐵，但是常規的制備工藝如采用磷酸鹽與亞鐵鹽、錳鹽與氧化劑共沉淀反應，但是存在以下問題：由于磷酸鐵沉淀的pH較低，而磷酸錳沉淀的pH較高，而在較高的pH下，亞鐵鹽與氧化劑反應會得到氫氧化鐵，導致氫氧化鐵的含量高，純度低，磷含量低。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種磷酸錳鐵的制備方法，得到了鈦包覆的磷酸錳鐵材料，粒徑小，形貌為球型，振實密度高且比表面小，粒度分布均勻，硫酸根和氯離子含量低，且錳鐵不存在偏析現象，(Mn+Fe)/P的摩爾比為0.99-1.01，顏色為灰白色，且氫氧化鐵的含量低。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：

一種磷酸錳鐵的制備方法，其為以下步驟：

(1)配制底液，底液為碳酸氫銨溶液，底液的pH為7.0-7.15，將硫酸錳和硫酸亞鐵銨配成溶液，然后混合均勻得到錳鐵混合溶液，配制碳酸氫銨溶液，然后在攪拌情況下將錳鐵混合溶液和碳酸氫銨溶液對加到底液中，維持過程的pH為7.0-7.15,溫度為50-55℃，攪拌速度為200-250r/min，總計加入時間為120-150min，前30分鐘的加料速度為后面加料速度的1.2-1.5倍，加料完畢后繼續攪拌反應60-90min，然后升溫至溫度為70-75℃，加入氨水調節溶液的pH為7.6-7.8,繼續反應15-30min，得到碳酸鹽漿料；

(2)將步驟(1)得到的碳酸鹽漿料經過固液分離，得到第一濾液和第一濾渣，將第一濾渣經過熱純水洗滌至洗滌水的電導率＜100μS/cm，然后將洗滌后的第一濾渣加入純水漿化得到漿化料，然后將磷酸溶液和雙氧水同時均速加入到漿化料中，加入時間為90-120min，同時在加入過程維持溫度為50-55℃，攪拌速度為200-250r/min，加入完畢后維持此條件繼續反應15-30min，然后升溫至溫度為90-98℃，攪拌反應90-120min，得到磷酸錳鐵漿料；

(3)將步驟(2)得到的磷酸錳鐵漿料進行固液分離，得到第二濾液和第二濾渣，然后將第二濾渣加入熱純水進行洗滌，洗滌至洗滌水的電導率＜30μS/cm即停止洗滌，然后進行真空干燥、篩分、除鐵得到磷酸錳鐵；