一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法技术

本发明专利技术提供了一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法，包括以下步骤：将磷酸锰铁锂、石蜡和分散剂在40℃以上球磨混合均匀后冷却，得到混合物；将所述混合物煅烧，得到碳包覆的磷酸锰铁锂。本发明专利技术采用石蜡做为碳源，成本低，且石蜡为长碳链烷烃，可以碳化后得到致密程度高的碳包覆层。本发明专利技术采用的为固相包覆法来制备磷酸锰铁锂，可以大幅度降低成本，减少设备投资，缩减工艺，同时包覆效果好。同时包覆效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法。

技术介绍

[0002]常规的磷酸锰铁锂碳包覆工艺为采用无机碳源直接机械混合或者采用可溶于水的有机物经过干燥后，高温分解碳化来实现碳的包覆。
[0003]但是无机碳源包覆存在包覆不均匀的现象，有机碳源的包覆，需要进行喷雾干燥等过程，需要消耗大量的能耗，根据实际情况，每吨磷酸锰铁锂在喷雾干燥，所需的费用在1000～1200元，如果按照年产1万吨的磷酸锰铁锂，则仅仅这一步，产生的费用为1000万～1200万。同时大型的喷雾干燥设备价格也比较高，年产1万吨的磷酸锰铁锂所需要的喷雾干燥的设备价值就达到了1000万以上。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法，本专利技术采用的为固相包覆法来制备磷酸锰铁锂，可以大幅度降低成本，减少设备投资，缩减工艺，同时包覆效果好。
[0005]本专利技术提供了一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法，包括以下步骤：
[0006]将磷酸锰铁锂、石蜡和分散剂在40℃以上球磨混合均匀后冷却，得到混合物；
[0007]将所述混合物煅烧，得到碳包覆的磷酸锰铁锂。
[0008]优选的，所述磷酸锰铁锂按照如下方法进行制备：
[0009]将铁粉、锰粉、氢氧化铈、磷酸和碳酸锂混合进行反应一段时间后，将反应气体导出，然后进行高温高压反应，得到反应产物；
[0010]将所述反应产物冷却、除铁以及干燥，得到磷酸锰铁锂。
[0011]优选的，所述铁粉、锰粉与氢氧化铈、磷酸以及碳酸锂的摩尔比为1～2:8～9:0.03～0.06:10～13:5.05～5.1。
[0012]优选的，所述反应一段时间的时长为15～30min；
[0013]所述高温高压反应的温度为180～220℃，压力为0.5～1MPa，搅拌反应10～12h，所述高温反应的升温速度为80～150℃/h。
[0014]优选的，所述除铁为通过永磁除铁器进行内循环，循环至浆料中的磁性物质≤0.2ppm。
[0015]优选的，所述分散剂选自PEG800。
[0016]优选的，磷酸锰铁锂、石蜡和分散剂在混合之前，还包括将磷酸锰铁锂研磨至粒径为100～150nm；
[0017]优选的，石蜡和分散剂的总质量为磷酸锰铁锂的质量的2.2％～2.8％，石蜡和分散剂的质量比为2～4:1。
[0018]优选的，球磨在球磨机内进行，球磨机内，填装有直径为0.2
±
0.02mm的锆球，球磨
机为卧式球磨机，搅拌速度为80
‑
100r/min,球磨机外筒壁上设置有夹套。
[0019]优选的，所述煅烧的过程设置有升温段、保温段和降温段，煅烧过程通入氮气；
[0020]煅烧过程为：升温至100～130℃保温1～3h，升温至180～230℃保温3～6h，再升温至300～350℃保温1～3h，接着升温至450～500℃保温1～3h，然后升温至温度为600～650℃保温1～3h，然后升温至700～730℃，保温1～2h后，降温至物料温度≤80℃后出料。
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供了一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法，包括以下步骤：将磷酸锰铁锂、石蜡和分散剂在40℃以上球磨混合均匀后冷却，得到混合物；将所述混合物煅烧，得到碳包覆的磷酸锰铁锂。本专利技术采用石蜡做为碳源，成本低，且石蜡为长碳链烷烃，可以碳化后得到致密程度高的碳包覆层。本专利技术采用的为固相包覆法来制备磷酸锰铁锂，可以大幅度降低成本，减少设备投资，缩减工艺，同时包覆效果好。
附图说明
[0022]图1为本专利技术制备的磷酸铁锰锂的SEM图；
[0023]图2为本专利技术制备的磷酸铁锰锂的XRD图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法，包括以下步骤：
[0025]将磷酸锰铁锂、石蜡和分散剂在40℃以上球磨混合均匀后冷却，得到混合物；
[0026]将所述混合物煅烧，得到碳包覆的磷酸锰铁锂。
[0027]本专利技术首先制备磷酸锰铁锂，在本专利技术中，所述磷酸锰铁锂按照如下方法进行制备：
[0028]将铁粉、锰粉、氢氧化铈、磷酸和碳酸锂混合进行反应一段时间后，将反应气体导出，然后进行高温高压反应，得到反应产物；
[0029]将所述反应产物冷却、除铁以及干燥，得到磷酸锰铁锂。
[0030]具体的，将铁粉、锰粉与氢氧化铈、磷酸以及碳酸锂加入到高压反应釜内，然后将反应15～30min的气体导出后。其中，锰粉与氢氧化铈、磷酸以及碳酸锂的摩尔比为1～2:8～9:0.03～0.06:10～13:5.05～5.1，优选的，铁粉、锰粉与氢氧化铈、磷酸以及碳酸锂的摩尔比为2:8:0.04:10.8:5.08、1.5:8.5:0.05:12:5.08，或1～2:8～9:0.03～0.06:10～13:5.05～5.1之间的任意值。所述铁粉、锰粉、氢氧化铈的纯度均≥99.5％，所述锰粉、铁粉均为过40目筛的粉末。
[0031]接着，将高压反应釜升温加压，进行高温高压反应，得到反应产物。
[0032]其中，所述高温高压反应的温度为180～220℃，优选为180、190、200、210、220，或180～220℃之间的任意值，压力为0.5～1MPa，优选为0.6、0.7、0.8、0.9、1.0，或0.5～1MPa之间的任意值，搅拌反应10～12h，优选为10、11、12，或10～12h，所述高温反应的升温速度为80～150℃/h，优选为80、90、100、110、120、130、140、150，或80～150℃/h之间的任意值。
[0033]将所述反应产物冷却、除铁以及干燥，得到磷酸锰铁锂。后冷却，将浆料通过永磁除铁器进行内循环，循环至浆料中的磁性物质≤0.2ppm后，停止循环；将循环后的浆料过滤，然后将物料经过干燥后，得到磷酸锰铁锂。
[0034]本专利技术采用铁粉和锰粉为原材料，在反应过程中，会产生得到氢气，同时碳酸锂的
碳酸根分解得到二氧化碳气体，两者叠加，可以大大提高反应釜内的压力，同时还原性的气氛，可以避免亚铁离子和锰离子的氧化，同时，本专利技术不会引入其他杂质阴离子，从而可以得到纯度更高的磷酸锰铁锂，同时本专利技术引入了掺杂离子，即铈离子，其存在二价态和四价态，在还原氛围状态下，被还原为二价态，在充放电过程中，会在二价态和四价态之间转换，从而提升电压平台。
[0035]得到磷酸锰铁锂后，将磷酸锰铁锂研磨至粒径为100～150nm。
[0036]接着，将磷酸锰铁锂、石蜡和分散剂在40℃以上球磨混合均匀后冷却，得到混合物，即球磨机外部为夹套，夹套内通入热水，来实现球磨机内的温度为40℃以上；
[0037]在本专利技术中，所述分散剂选自PEG800。加入的石蜡和PEG800的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固相包覆法制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将磷酸锰铁锂、石蜡和分散剂在40℃以上球磨混合均匀后冷却，得到混合物；将所述混合物煅烧，得到碳包覆的磷酸锰铁锂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂按照如下方法进行制备：将铁粉、锰粉、氢氧化铈、磷酸和碳酸锂混合进行反应一段时间后，将反应气体导出，然后进行高温高压反应，得到反应产物；将所述反应产物冷却、除铁以及干燥，得到磷酸锰铁锂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁粉、锰粉与氢氧化铈、磷酸以及碳酸锂的摩尔比为1～2:8～9:0.03～0.06:10～13:5.05～5.1。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反应一段时间的时长为15～30min；所述高温高压反应的温度为180～220℃，压力为0.5～1MPa，搅拌反应10～12h，所述高温反应的升温速度为80～150℃/h。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述除铁为通过永磁除铁器进行内循环，循环至浆料中的磁性物质≤0.2ppm。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤，
申请(专利权)人：湖北万润新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：