【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学制备，具体是一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法。
技术介绍
1、磷酸锰铁锂（limn1-xfexpo4）被认为是lifepo4的升级版，是在lifepo4的基础上掺杂一定量的锰元素，并调整其与铁的原子数量之比（锰铁比），由此来提高材料的电压平台，得到了limn1-xfexpo4正极材料，其晶体结构与lifepo4相类似，均属于橄榄石型结构，因此具有化学性质稳定、安全性高的特点。相较于三元系材料的层状结构，limn1-xfexpo4的橄榄石结构具有较强的支撑力，li+在充放电过程中的脱嵌不会轻易造成结构崩塌；同时，limn1-xfexpo4中的po4四面体是由p原子通过p-o共价键而形成，键能强大，结构牢固，o原子脱出困难，这也使limn1-xfexpo4具有热稳定性好、安全性优异以及循环寿命长的优点。因此，limn1-xfexpo4具有广阔的应有前景，有望成为未来正极材料的重要技术发展方向之一。
2、尽管limn1-xfexpo4正极材料具有能量密度高、热稳定性好、安全可靠及成本低等优势，但由于橄榄石结构固有的电子电导率低，以及结构内部只存在一维的传输通道，离子、电子扩散受阻导致材料反应动力学迟滞，表现出倍率性能孱弱、低温性能不佳的缺点。另一方面，类似于 limn1-xfexpo4材料，在充放电过程中仍受 john-teller 效应的影响，使得mn2+溶出并沉积在负极表面，破坏sei层结构、加快电解液副反应发生，造成活性锂损失；同时，mn2+溶出对正极造成缺锰相生成，li+嵌入和脱出
3、因此，为了实现商业化应用，制备高性能磷酸锰铁锂正极材料是关键。目前较为成熟的改进方法有包碳、金属掺杂、颗粒纳米化等。而水热法对颗粒纳米化研究有针对性，此法的优点在于反应条件温和，产物纯度较高，粒径小且分布均匀，可通过控制反应条件操控产物的尺寸与形貌。
4、在文件cn 115180607 a中，公开了一种磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，包括：将锂源溶于水，得到溶液a，将磷源溶于水得到溶液b，在搅拌状态下把溶液b与a进行混合，得到混合溶液c；将适量的磷酸、氨水加入溶液c用于调ph，得到混合溶液d；将混合溶液d加入反应釜中进行搅拌；将铁源、锰源按比例溶于水，得到溶液e，氮气氛围下，将溶液e滴加到处于搅拌状态下的混合溶液d中，得到最终混合溶液f；开启反应釜加热系统，加热至目标温度后进行保温；反应结束后，收集产物，进行抽滤、淋洗后干燥得到磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料。文中的根据反应环境酸碱性即溶液ph来调节磷酸锰铁锂颗粒大小，反应溶液是水，反应条件比较复杂，需要调节的反应条件比较多。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术公开了一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，通过调控水热合成条件制备不同大小尺寸的磷酸锰铁锂，只需要调节反应釜的高温高压即可，可用于不同领域，满足不同需求。
2、本专利技术的技术方案为：一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，电池正极的主要材料的化学式为limn1-xfexpo4，其中0.2≤x≤0.8，具体步骤如下：
3、步骤1：将锂源、磷源加入水和不同的有机溶剂的混合溶液中，充分搅拌得溶液a；
4、步骤2：将溶液a加入反应釜中进行搅拌，搅拌过程中需进行氮气保护；
5、步骤3：将铁源、锰源按比例溶于水，得到溶液b，将溶液b滴加处于搅拌状态下的反应釜中，得到最终混合溶液c；
6、步骤4：开启反应釜加热系统，加热至目标温度后进行保温；
7、步骤5：反应结束后，收集产物，进行抽滤、淋洗后干燥得到不同颗粒大小的磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料。
8、通过采用上述技术方案，制得的产物纯度更高，且颗粒更为的均匀，有效提升电池的性能。
9、优选地，锂源为氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、硫酸锂和醋酸锂中的一种或多种，磷源为磷酸、磷酸锂、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸二氢钾中的一种或多种。
10、优选地，步骤1中的溶液a中锂的浓度为0.5-3mol/l，磷的浓度为0.5-3mol/l，水和有机溶剂的比例为1:1，其中有机溶剂为乙醇、乙二醇、二乙二醇或甘油中的一种或多种。
11、优选地，溶剂为水时，颗粒粒径范围为0.4-50，溶剂为水和乙醇时，颗粒粒径范围为0.072-20，溶剂为水+乙二醇时，颗粒粒径范围为0.048-15，溶剂为水+丙三醇时，颗粒粒径范围为0.026-5。
12、优选地，步骤2中反应釜的搅拌速度在50-500r/min。
13、通过采用上述技术方案，反应釜不需要耐强酸强碱，只需要高温高压即可达到本实验的要求。
14、优选地，步骤3中铁源为氧化亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、醋酸亚铁、硝酸亚铁、碳酸亚铁中的一种或多种，锰源为氧化锰、硫酸锰、氯化锰、醋酸锰、碳酸锰、硝酸锰中的一种或多种。
15、优选地，步骤3中的锰铁原子摩尔比为4:1-1:4。
16、优选地，步骤4中目标温度范围为120-200℃，保温时间为4-10h。
17、优选地，步骤5中淋洗之后在烘箱内以65-80℃的温度进行烘干。
18、本专利技术的有益之处：1、本专利技术的反应要求比较低，即对反应釜的要求比较低，只需要高温高压即可，不需要其它的条件，减少制造的成本的投入的同时提高经济效益。
19、2、本专利技术通过调控水热合成条件制备不同大小尺寸的磷酸锰铁锂，且所制得的磷酸锰铁锂颗粒更均匀，且纯度更高，提高电池的耐用性能。
20、3、本专利技术通过添加不同有机溶剂实现对磷酸锰铁锂颗粒大小的研究，从而可以更好的应用于不同领域；通过水热法使得原料混合均匀、产品质量高、工艺简单，易实现规模化生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，所述电池正极的主要材料的化学式为LiMn1-xFexPO4，其中0.2≤x≤0.8，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述锂源为氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、硫酸锂和醋酸锂中的一种或多种，所述磷源为磷酸、磷酸锂、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸二氢钾中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述步骤1中的溶液a中锂的浓度为0.5-3mol/L，磷的浓度为0.5-3mol/L，水和有机溶剂的比例为1:1，其中有机溶剂为乙醇、乙二醇、二乙二醇或甘油中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述溶剂为水时，颗粒粒径范围为0.4-50，所述溶剂为水和乙醇时，颗粒粒径范围为0.072-20，所述溶剂为水+乙二醇时，颗粒粒径范围为0.048-15，所述溶剂为水+丙三醇时，颗粒粒径范围为0.026
5.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述步骤2中反应釜的搅拌速度在50-500r/min。
6.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述步骤3中铁源为氧化亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、醋酸亚铁、硝酸亚铁、碳酸亚铁中的一种或多种，锰源为氧化锰、硫酸锰、氯化锰、醋酸锰、碳酸锰、硝酸锰中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述步骤3中的锰铁原子摩尔比为4:1-1:4。
8.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述步骤4中目标温度范围为120-200℃，保温时间为4-10h。
9.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述步骤5中淋洗之后在烘箱内以65-80℃的温度进行烘干。
...【技术特征摘要】
1.一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，所述电池正极的主要材料的化学式为limn1-xfexpo4，其中0.2≤x≤0.8，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述锂源为氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、硫酸锂和醋酸锂中的一种或多种，所述磷源为磷酸、磷酸锂、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸二氢钾中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述步骤1中的溶液a中锂的浓度为0.5-3mol/l，磷的浓度为0.5-3mol/l，水和有机溶剂的比例为1:1，其中有机溶剂为乙醇、乙二醇、二乙二醇或甘油中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种制备不同颗粒大小磷酸锰铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述溶剂为水时，颗粒粒径范围为0.4-50，所述溶剂为水和乙醇时，颗粒粒径范围为0.072-20，所述溶剂为水+乙二醇时，颗粒粒径范围为0.048-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建刚，赵春松，沙亚利，蒋燕锋，李南平，
申请(专利权)人：江苏容汇通用锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。