[發明專利]磷酸錳鐵鋰復合材料及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310604130.5
• 申請日: 2023-05-25
• 公開（公告）號: CN116470030A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 楊藝;徐榮益;孔令涌;李意能
• 申請（專利權）人: 曲靖市德方納米科技有限公司;佛山市德方納米科技有限公司;深圳市德方納米科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M10/0525;C01B25/45
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

1.一種磷酸錳鐵鋰復合材料，其特征在于，主要包括金屬摻雜磷酸錳鐵鋰材料和碳材料，所述金屬摻雜磷酸錳鐵鋰材料的組成為：LiFe_1-x-y-zMn_xTi_yM_zPO₄，其中，M包括Mg、V、Zr、Nb、In、Al、Co和Ni中的至少一種，0.5≤x≤0.8，0y≤0.2，0z≤0.01，所述碳材料選自碳納米管(CNT)和石墨烯(RGO)中的至少一種。

2.根據權利要求1所述的碳材料改性磷酸錳鐵鋰正極材料，其特征在于，所述碳材料在所述磷酸錳鐵鋰復合材料中占比為1-3wt％；

優選地，所述金屬摻雜磷酸錳鐵鋰材料表面具有由碳源形成的碳包覆層，一部分所述碳材料包覆于所述碳包覆層上，一部分所述碳材料穿插于所述金屬摻雜磷酸錳鐵鋰間隙中。

3.一種磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，包括：

將鐵源、磷源、鋰源、錳源、鈦源、M源和部分碳材料混合溶解，經液相合成制備得到第一前驅體，再將所述第一前驅體進行一次燒結，得到預燒結料；

將所述預燒結料和剩余碳材料混合研磨，經噴霧干燥得到第二前驅體，再將所述第二前驅體進行二次燒結，得到所述磷酸錳鐵鋰復合材料。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述碳材料選自碳納米管(CNT)和石墨烯(RGO)中的至少一種，

和/或，所述部分碳材料用量為碳材料總用量的60％-90％，所述剩余碳材料用量為所述碳材料總用量的10％-40％；

和/或，所述M源包括鎂源，釩源，鋯源，鈮源，銦源，鋁源，鈷源和鎳源中的至少一種。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述第一前驅體的制備包括：將鐵源、錳源、鈦源、磷源、鋰源和M源混合溶解后加入碳源，再加入部分碳材料混合溶解，經液相合成，即得；

優選地，在制備所述第一前驅體的過程中所采用的溶劑為酸性水溶液；更優選為硝酸水溶液；

優選地，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、PEG中的至少一種，

優選地，所述碳源的用量為鐵源、錳源、鈦源、磷源和鋰源總質量的15％-25％；

優選地，所述鋰源、鐵源、錳源、鈦源、磷源和M源的摩爾比為1:(1-x-y-z):x:y:1:z，其中，0.5≤x≤0.8，0y≤0.2，0z≤0.01。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述一次燒結的條件包括：第一保護氣體存在下，將所述第一前驅體在500-600℃下進行一次燒結；

優選地，所述一次燒結的時間為5-8h；

優選地，所述一次燒結的升溫速率為10-20℃/min；

優選地，所述第一保護性氣體包括氮氣、氬氣、氫氣、氣化甲烷或乙醇中的任意一種或至少兩種的組合。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述第二前驅體的制備包括：將所述預燒結料、剩余碳材料和水混合后進行砂磨，再經噴霧干燥，即得；

優選地，所述預燒結料、所述剩余碳材料和所述水混合的質量比為(30-50)：(5-20)：(40-50)；

優選地，所述噴霧干燥的設備進風口溫度為100-150℃，風機轉速為1000-2000r/min。

8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述二次燒結的條件包括：第二保護氣體存在下，將所述第二前驅體在700-800℃下進行二次燒結；

優選地，所述二次燒結的時間為8-10h；

優選地，所述二次燒結的升溫速率為30-50℃/min；

優選地，所述第二保護性氣體包括氮氣、氬氣、氫氣、氣化甲烷或乙醇中的任意一種或至少兩種的組合；

更優選地，在所述二次燒結的步驟后，還包括：將所述二次燒結得到的物料進行粉碎，再將粉碎后的物料過200目篩網。