[發明專利]一種磷酸鈦錳鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201811487746.4
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109678127B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 周臻杭;呂德斌;周天明;孫正凡
• 申請（專利權）人: 綿陽潔源達環保科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 溫州市品創專利商標代理事務所(普通合伙) 33247
• 代理人: 程春生

本發明公開了一種磷酸鈦錳鐵，該磷酸鈦錳鐵的化學式為：Fe_(1?x?y)Ti_xMn_yPO₄，其中，x=0.05～0.01，y=0.005～0.001。通過包括如下步驟：（1）將鐵源、鈦源、錳源和磷源溶解，得到混合溶液；（2）混合溶液先加熱至30～50℃，加入過氧化氫，接著加熱至90℃以上，加入磷酸，待反應體系變白后，保溫反應1～3小時，然后調節反應體系的pH值至4～5，繼續保溫反應0.5～1.5小時；（3）步驟（2）反應得到的產物經洗滌、干燥、煅燒，得到所述的磷酸鈦錳鐵。以該磷酸鈦錳鐵為前驅體合成的磷酸鈦錳鐵鋰具有電子電導率高、電化學比容量大等優點，且低溫性能良好。

技術領域

本發明涉及一種磷酸鈦錳鐵及其制備方法。

背景技術

磷酸錳鐵鋰是在磷酸錳鋰和磷酸鐵鋰基礎上發展而來的一種鋰離子電池材料，磷酸錳鐵鋰兼具磷酸錳鋰和磷酸鐵鋰的優點，理論比容量與磷酸鐵鋰相同（170mAh/g），但能量密度更高，缺點是磷酸錳鐵鋰的電子電導性差。磷酸錳鐵鋰主要以固相法生產為主，一般由磷酸錳鐵、鋰鹽和磷鹽通過固相法生產。因此，對磷酸錳鐵鋰的前驅體磷酸錳鐵進行摻雜改性是有效改善其性能的方式之一。

CN106816584A公開了一種磷酸錳鐵鋰類材料及其制備方法，該材料具有LiMn_xFe_1-x-yM_yPO₄/C的結構，其中，0＜x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 0.2，所述M為鎂、鋅、釩、鈦、鈷和鎳中一種或多種，且所述磷酸錳鐵鋰類材料的基本流動能BFE在600mJ以下，特別流動能SE在10mJ/g以下，綜合粉體流動系數FF ≥ 2。該材料采用高溫固相法制備，包括如下步驟：提供鋰源、錳源、鐵源、磷源、可選的M源、以及碳源，其中，所述錳源的粉末基本流動能BFE在1100mJ以下，特別流動能SE在15mJ/g以下，綜合粉體流動系數FF大于2；所述鐵源的粉末基本流動能BFE在1300mJ以下，特別流動能SE在20mJ/g以下，綜合粉體流動系數FF大于1.5；所述M源中M元素為鎂、鋅、釩、鈦、鈷和鎳中一種或多種；將鋰源、錳源、鐵源、磷源、可選的M源、以及碳源在溶劑中混合分撒后干燥形成前驅體粉末；燒結所述前驅體粉末形成碳包覆的磷酸錳鐵鋰類材料。上述技術方案主要是通過改善磷酸錳鐵鋰類材料的流動性來提高以其為正極材料的電池的常溫循環性能及高溫循環性能，并沒有給出如何提高磷酸錳鐵鋰電子電導性的技術啟示。

發明內容

針對背景技術中提及的問題，本發明的一個目的在于提供一種可提高磷酸錳鐵鋰電子電導性的前驅體磷酸鈦錳鐵。

本發明的另一個目的在于提供上述磷酸鈦錳鐵的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種磷酸鈦錳鐵，所述磷酸鈦錳鐵的化學式為：Fe_(1-x-y)Ti_xMn_yPO₄，其中，x=0.05～0.01，y=0.005～0.001。

上述磷酸鈦錳鐵的制備方法，包括如下步驟：

（1）將鐵源、鈦源、錳源和磷源溶解，得到混合溶液；

（2）混合溶液先加熱至30～50℃，加入過氧化氫，接著加熱至90℃以上，加入磷酸，待反應體系變白后，保溫反應1～3小時，然后調節反應體系的pH值至4-5，繼續保溫反應0.5～1.5小時；

（3）步驟（2）反應得到的產物經洗滌、干燥、煅燒，得到所述的磷酸鈦錳鐵。

優選地，所述鐵源為硫酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵和/或氯化鐵；所述鈦源為氯化鈦、三氯化鈦和/或硫酸鈦；所述錳源為硫酸錳和/或氯化錳；所述磷源為磷酸二氫銨和/或磷酸氫銨。

優選地，步驟（1）中，鐵源與磷源的鐵磷摩爾比為0.83～0.95:1。