[發(fā)明專利]一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211655695.8
• 申請日: 2022-12-22
• 公開（公告）號: CN116216678A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設計）人: 康翼鴻;喻學鋒;孫念;賀興臣;簡麗珊;羅寶瑞;沈維云;鄭磊;王祖靜;王董
• 申請（專利權）人: 宜都興發(fā)化工有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;B82Y40/00;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發(fā)明提供了一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法。通過加入鐵源、錳源和絡合劑，絡合劑一方面將鐵錳絡合到一起，使鐵錳均勻分布，另一方面可以充當碳源，在經過高溫煅燒后在鐵錳前驅體表面形成碳包覆層。接著再加入磷源、鋰源和碳源高溫煅燒，在磷酸錳鐵鋰表面包覆碳層。通過本發(fā)明制備方法制得的磷酸錳鐵鋰材料包覆兩層碳，包覆均勻，粒徑較小，且制備的磷酸錳鐵鋰材料中錳分布均勻，制備的磷酸鐵錳鋰導電性提高，具有優(yōu)異的倍率性能，制備工藝簡單，制備效率較高。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰電池技術領域，尤其是涉及一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法。

背景技術

目前鋰電池正極材料主要可分為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸錳鐵鋰等幾大類。其中，磷酸錳鐵鋰作為高電壓型(4.1V)磷酸鹽材料，是磷酸鹽材料磷酸鐵鋰的升級產品，在同等容量發(fā)揮下，磷酸錳鐵鋰電池的能量密度可以比磷酸鐵鋰電池提高20％左右。與三元材料相比，磷酸錳鐵鋰具有相似的能量密度，但安全性更高、價格也相對低一些，有望成為新一代高能量密度動力電池無鈷正極材料潛力性材料。

然而，現(xiàn)有制備磷酸錳鐵鋰的過程中易存在錳分布不均，在局部形成磷酸錳鋰材料，會使得到的磷酸鐵錳鋰材料電導率較低，進而導致其容量難以發(fā)揮。因此，有必要提高錳在磷酸鐵錳鋰材料中的均勻性。針對以上缺陷，現(xiàn)有技術采用在制備過程中使鐵錳共同沉淀來改善錳分布不均的問題，如CN114380280A。但該方法使用沉淀劑，除需要過濾洗滌導致制備工序繁瑣或干燥時間較長、制備效率較低外，該方法制備的鐵錳前驅體粒徑還較大，會導致最終制備的磷酸錳鐵鋰產物粒徑較大，這會影響磷酸錳鐵鋰材料的倍率性能。

又如CN200510002012.9公開了一種高密度球形磷酸錳鐵鋰的制備方法，將鐵源、錳源、磷源、絡合劑和氨水等一起混合反應制備前驅體，洗滌干燥后與鋰源在高溫下反應制備磷酸鋰。該方法制備得到的磷酸錳鐵鋰具有較高的容量，但其將磷源同絡合劑、鐵源、錳源一同加入，會形成沉淀，故需要洗滌等操作，制備工藝繁瑣且制備的粒徑較大。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明提供的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將可溶性鐵源、可溶性錳源和絡合劑溶于水中，調節(jié)混合溶液的PH值，加熱攪拌后得到干凝膠；

(2)將(1)中的干凝膠煅燒后取出，冷卻、研磨后得到粉末A；

(3)將(2)中粉末A置于惰性氣體氛圍下煅燒、研磨后得到粉末B；

(4)將(3)中粉末B、鋰源、磷源、碳源和水混合均勻后進行砂磨，砂磨完成后對漿料進行噴霧干燥，得到粉末C；

(5)將(4)中粉末C置于惰性氣體氛圍下煅燒，再粉碎、過篩得到磷酸錳鐵鋰材料。

所述(1)中可溶性鐵源(按Fe計)、可溶性錳源(按Mn計)、絡合劑的摩爾比為x:y:(0.1～1.0)，其中，x+y＝1。

所述(1)和(4)中水均為純水或去離子水。

所述(1)中加熱攪拌分為兩步，具體為先封口加熱攪拌2～6h，使絡合劑和鐵、錳離子充分絡合，再敞口繼續(xù)加熱攪拌至水完全蒸發(fā)得到干凝膠；

所述(1)中可溶性鐵源為硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、醋酸亞鐵、硫酸鐵、硝酸鐵和醋酸鐵中的一種或幾種。

所述(1)中絡合劑為檸檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉、葡萄糖酸鈉和海藻酸鈉中的一種或幾種；所述加熱的溫度為60～80℃。

所述(1)中可溶性錳源為硫酸亞錳、硝酸亞錳、醋酸亞錳中的一種或幾種。

所述(1)中調節(jié)溶液PH值為2～4，其目的是為了使絡合劑具有較好的絡合能力。