磷酸锰铁锂材料及其制备方法技术

本申请实施例提供一种磷酸锰铁锂材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
磷酸锰铁锂材料及其制备方法、正极片及其制备方法、电池


[0001]本申请涉及锂电池领域，特别涉及一种磷酸锰铁锂材料及其制备方法
、
正极片及其制备方法
、
电池
。

技术介绍

[0002]随着传统化石燃料能源的不断消耗与日趋枯竭，世界各国都在极力寻找新的替代能源，锂离子电池因具有循环寿命长
、
能量密度高
、
无记忆效应
、
绿色环保等优点而成为了研究热点
。
近年来，随着世界各国对新能源产业的推动与支持，新能源汽车迎来了快速发展时期，而锂离子电池成为了新能源电池的重要能源供给
。
[0003]目前，应用于新能源汽车领域的锂离子电池主要有磷酸铁锂电池
、
三元电池和磷酸锰铁锂电池
。
其中，磷酸锰铁锂电池指的是采用磷酸锰铁锂
(LMFP)
作为正极片材料的锂电池，磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂的升级版，是在磷酸铁锂的基础上添加锰元素而获得的新型正极片材料，磷酸锰铁锂对比磷酸铁锂具有更高的电压平台，能量密度可以比其高出
20
％，且保留了磷酸铁锂电芯的安全性及低成本特性
。
[0004]然而，现有的磷酸锰铁锂材料存在加工性能较差的问题，即，在将磷酸锰铁锂材料和粘结剂
、
溶剂等组分混合以制备正极浆料时，磷酸锰铁锂材料中的杂质会和粘结剂会发生反应导致粘结剂的粘度增加，进而使得粘结剂难以在溶剂中均匀分散，因此，需要添加大量的溶剂才能够使粘结剂有效分散，从而导致正极浆料的固含量较低，进而导致采用该正极浆料制备的正极片的电学性能较差，进而导致锂离子电池的循环性能较差
。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种磷酸锰铁锂材料及其制备方法
、
正极片及其制备方法
、
电池，可以提升磷酸锰铁锂材料的加工性能，当采用该磷酸锰铁锂材料制备正极浆料时，可以降低溶剂的添加量，进而提升正极浆料的固含量，当采用该正极浆料制备正极片时，可以提升正极片的电学性能，提升导致锂离子电池的循环性能
。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种磷酸锰铁锂材料，所述磷酸锰铁锂材料的结构式为
LiFe
x
Mn
y
A
(1
‑
x
‑
y)
PO4，其中，0＜
x
＜1，0＜
y
＜1，
0≤1
‑
x
‑
y≤0.2
，掺杂元素
A
选自
Be、Ca、Mg、Ba
和
Sr
中的至少一种；所述磷酸锰铁锂材料的表面碱度值为
10
μ
mol/g
～
150
μ
mol/g。
[0007]在一些实施例中，所述磷酸锰铁锂材料的粒径
D50
为
0.1
μ
m
～
0.6
μ
m
；和
/
或
[0008]所述磷酸锰铁锂材料中碳元素的含量为
1.0wt
％～
2.5wt
％；和
/
或
[0009]所述磷酸锰铁锂材料中的水分含量为
50ppm
～
300ppm。
[0010]第二方面，本申请实施例提供一种磷酸锰铁锂材料的制备方法，包括：
[0011]将包括锰源
、
铁源
、
络合剂
、
还原剂和碱性溶液在内的第一原料混合，得到第一反应体系，控制所述第一反应体系的
pH
值为
9.0
～
11.0
，所述第一反应体系内的各成分反应后，得到前驱体
Fe
x
Mn
(1
‑
x)
(OH)2，其中，0＜
x
＜1；
[0012]将包括所述前驱体
Fe
x
Mn
(1
‑
x)
(OH)2、
锂源
、
磷源
、
掺杂剂
、
碳源在内的第二原料混
合，得到第二反应体系，控制所述第二反应体系的
pH
值为
8.0
～
9.5
，对所述第二反应体系进行喷雾造粒，得到烧结前体，对所述烧结前体进行烧结处理，得到磷酸锰铁锂材料，所述磷酸锰铁锂材料的结构式为
LiFe
x
Mn
y
A
(1
‑
x
‑
y)
PO4，其中，0＜
x
＜1，0＜
y
＜1，
0≤1
‑
x
‑
y≤0.2
，掺杂元素
A
选自
Be、Ca、Mg、Ba
和
Sr
中的至少一种
。
[0013]在一些实施例中，所述锰源包括硫酸锰
、
磷酸锰
、
草酸锰
、
三氧化二锰
、
四氧化三锰
、
乙酸锰
、
碳酸锰
、
氢氧化锰
、
氯化锰
、
含结晶水的硫酸锰
、
甲基环戊二烯三羰基锰
、
焦磷酸锰
、
三氯化锰
、
偏硅酸锰
、
十羰基二锰
、
钛酸锰
、
碳化锰
、
硝酸锰
、
一氧化锰
、
七氧化二锰和二氧化锰中的至少一种；和
/
或
[0014]所述铁源包括硫酸亚铁
、
含结晶水的硫酸亚铁
、
氧化亚铁
、
氯化亚铁
、
碘化亚铁
、
溴化亚铁
、
硫化亚铁
、
氢氧化亚铁
、
草酸亚铁
、
乳酸亚铁
、
葡萄糖酸亚铁
、
乙酸亚铁
、
硝酸亚铁
、
鞣酸亚铁
、
铁单质
、
三氧化二铁
、
四氧化三铁
、
磷酸铁
、
含结晶水的磷酸铁
、
硫酸铁
、
含结晶水的硫酸铁
、
硝酸铁
、
氯化铁
、
鞣酸铁和氢氧化铁中的至少一种；和...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂材料的结构式为
LiFe
x
Mn
y
A
(1
‑
x
‑
y)
PO4，其中，0＜
x
＜1，0＜
y
＜1，
0≤1
‑
x
‑
y≤0.2
，掺杂元素
A
选自
Be、Ca、Mg、Ba
和
Sr
中的至少一种；所述磷酸锰铁锂材料的表面碱度值为
10
μ
mol/g
～
150
μ
mol/g。2.
根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂材料的粒径
D50
为
0.1
μ
m
～
0.6
μ
m
；和
/
或所述磷酸锰铁锂材料中碳元素的含量为
1.0wt
％～
2.5wt
％；和
/
或所述磷酸锰铁锂材料中的水分含量为
50ppm
～
300ppm。3.
一种磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括：将包括锰源
、
铁源
、
络合剂
、
还原剂和碱性溶液在内的第一原料混合，得到第一反应体系，控制所述第一反应体系的
pH
值为
9.0
～
11.0
，所述第一反应体系内的各成分反应后，得到前驱体
Fe
x
Mn
(1
‑
x)
(OH)2，其中，0＜
x
＜1；将包括所述前驱体
Fe
x
Mn
(1
‑
x)
(OH)2、
锂源
、
磷源
、
掺杂剂
、
碳源在内的第二原料混合，得到第二反应体系，控制所述第二反应体系的
pH
值为
8.0
～
9.5
，对所述第二反应体系进行喷雾造粒，得到烧结前体，对所述烧结前体进行烧结处理，得到磷酸锰铁锂材料，所述磷酸锰铁锂材料的结构式为
LiFe
x
Mn
y
A
(1
‑
x
‑
y)
PO4，其中，0＜
x
＜1，0＜
y
＜1，
0≤1
‑
x
‑
y≤0.2
，掺杂元素
A
选自
Be、Ca、Mg、Ba
和
Sr
中的至少一种
。4.
根据权利要求3所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述锰源包括硫酸锰
、
磷酸锰
、
草酸锰
、
三氧化二锰
、
四氧化三锰
、
乙酸锰
、
碳酸锰
、
氢氧化锰
、
氯化锰
、
含结晶水的硫酸锰
、
甲基环戊二烯三羰基锰
、
焦磷酸锰
、
三氯化锰
、
偏硅酸锰
、
十羰基二锰
、
钛酸锰
、
碳化锰
、
硝酸锰
、
一氧化锰
、
七氧化二锰和二氧化锰中的至少一种；和
/
或所述铁源包括硫酸亚铁
、
含结晶水的硫酸亚铁
、
氧化亚铁
、
氯化亚铁
、
碘化亚铁
、
溴化亚铁
、
硫化亚铁
、
氢氧化亚铁
、
草酸亚铁
、
乳酸亚铁
、
葡萄糖酸亚铁
、
乙酸亚铁
、
硝酸亚铁
、
鞣酸亚铁
、
铁单质
、
三氧化二铁
、
四氧化三铁
、
磷酸铁
、
含结晶水的磷酸铁
、
硫酸铁
、
含结晶水的硫酸铁
、
硝酸铁
、
氯化铁
、
鞣酸铁和氢氧化铁中的至少一种；和
/
或所述络合剂包括第一金属络合剂和第二金属络合剂，所述第一金属络合剂包括柠檬酸钠和酒石酸钠中的至少一种，所述第二金属络合剂包括乙二胺和乙二胺四乙酸二钠中的至少一种，所述第一金属络合剂和所述第二金属络合剂的质量比为
(80
～
99.9)
：
(0.1
～
20)
；所述络合剂在所述第一反应体系中的浓度为
0.05mol/L
～
1mol/L
；和
/
或所述还原剂包括硫代硫酸钠和次磷酸钠的至少一种，所述还原剂在所述第一反应体系中的浓度为
0.01mol/L
～
0.5mol/L
；和
/
或所述碱性溶液包括水和碱性物质，所述碱性物质包括氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种，所述碱性溶液中所述碱性物质的浓度为
0.1mol/L
～
4mol/L。5.
根据权利要求3所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂
、
氧化锂
、
氢氧化锂
、
氯化锂
、
硝酸锂
、
亚硝酸锂
、
甲酸锂
、
乙酸锂
、
草酸锂
、
磷酸锂
、
磷酸氢二锂
、
磷酸二氢锂和柠檬酸锂中的至少一种，所述前驱体
Fe
x
Mn
(1
‑
x)
(OH)2和所述锂源之间的摩尔比为1：
(1.0
～
1.1)
；和
/
或所述磷源包括磷酸
、
磷酸二氢铵
、
磷酸铵
、
磷酸二氢锂
、
磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡骐，徐鑫鑫，李思，王超，曾汉民，何巍，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：