【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种磷酸锰铁锂复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，在很大程度上影响和决定锂离子电池的最终性能。磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂的升级版，兼具磷酸铁锂和三元正极材料的优势，磷酸锰铁锂由于具有低温性能好、能量密度更高、高安全性而受到广泛关注。但是磷酸锰铁锂本身导电性较差，现阶段大多在制备过程中添加碳源来增强导电性。例如专利文献cn110323434a公开了将反应原料在液相中混合，经造粒、烧结后得到磷酸锰铁锂-碳复合材料，该方法合成工艺简单、物料混合均匀，但是颗粒团聚现象严重，导致最终产物的粒径较大，电阻率较大，从而导致了锂离子传输阻力大；专利文献cn114620703b公开了将反应原料以固相混合、球磨后烧结，即可得到碳包覆的磷酸锰铁锂复合材料，该方法制得的颗粒粒径小，但是单纯固相法难以实现原料之间原子级别的混合，制备得到的材料均一性较差，难以实现碳元素分布均匀，不利于提升复合材料的倍率性能和循环稳定性。因此，如何兼顾改善磷酸锰铁锂复合材料的粒径较大、粒径均一性差和包覆不均匀的问题，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种磷酸锰铁锂复合材料，通过固相法和液相法配合的工艺制得磷酸锰铁锂复合材料，能够得到粒径较小、粒径分布窄、稳定性好的磷酸锰铁锂复合材料，此外还能够改善碳包覆均匀性，有利于提升磷酸锰铁锂复合材料的导电性，从而改善由该磷酸锰铁锂复合材料组装的电池的倍率性能和循环稳定性。
3、本专利技术提供的锂离子电池，由于包括上述磷酸锰铁锂复合材料，该电池具有优异的倍率性能和循环稳定性。
4、本专利技术的第一方面，提供一种磷酸锰铁锂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
5、将铁盐、锰盐、氧化剂、还原剂、水混合，在40～60℃调节ph至8～10，得到沉淀物；
6、将沉淀物、锂源、磷源、第一碳源、水混合，进行第一研磨处理，得到第一浆料；
7、将所述第一浆料进行第一喷雾干燥处理，使第一碳源包覆在包括沉淀物和锂源在内的混合物表面，得到第一前驱体；
8、将所述第一前驱体进行第一烧结处理后，得到第二前驱体；
9、将所述第二前驱体、第二碳源、水混合，进行第二研磨处理，得到第二浆料；
10、将所述第二浆料进行第二喷雾干燥处理，使第二碳源包覆在第二前驱体的表面，得到第三前驱体；
11、将所述第三前驱体进行第二烧结处理后，得到磷酸锰铁锂复合材料。
12、如上所述的制备方法，其中，所述第一浆料中沉淀物、锂源的dv50为0.6～0.9μm；和/或，
13、所述第二浆料中第二前驱体的dv50为0.30～0.38μm；和/或，
14、所述第一浆料中沉淀物、锂源的dv90与dv50比值为(1.9～2.7)：1；和/或，
15、所述第二浆料中第二前驱体的dv90与dv50比值为(1.8～2.8)：1。
16、如上所述的制备方法，第一研磨处理的转速为30～35hz，时间为60～100min；和/或，
17、所述第二研磨处理的转速为40～50hz，时间为80～130min。
18、如上所述的制备方法，其中，所述第一喷雾干燥处理的离心线速度为200～280m/s，热风的温度为170～190℃，进料频率为8～20hz；
19、所述第二喷雾干燥处理的离心线速度为180～270m/s，热风的温度为180～200℃，进料频率为10～20hz。
20、如上所述的制备方法，其中，所述第一烧结处理的温度为350～550℃，时间为3.5～5h；和/或，
21、所述第二烧结处理的温度为680～770℃，时间为16～25h。
22、如上所述的制备方法，其中，所述铁盐包括草酸亚铁、硫酸铁、醋酸亚铁中的至少一种；和/或，
23、所述锰盐包括硫酸锰、四氧化三锰、草酸锰中的至少一种；和/或，
24、所述锂源包括碳酸锂、磷酸二氢锂中的至少一种；和/或，
25、所述磷源包括磷酸二氢锂、磷酸二氢氨中的至少一种；和/或，
26、所述第一碳源包括蔗糖、葡萄糖中的一种；和/或，
27、所述第二碳源包括葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、聚乙二醇中的一种。
28、如上所述的制备方法，其中，所述抗氧化剂包括柠檬酸；和/或，
29、所述还原剂包括草酸铵、抗坏血酸中的至少一种。
30、如上所述的制备方法，其中，所述锰盐、铁盐中锰元素和铁元素的摩尔比为(2～5)：(5～8)；和/或，
31、所述锂源、磷源中锂元素和磷元素的摩尔比为1：1；和/或，
32、所述第一浆料中，以第一浆料的总质量为100质量％计，所述抗氧化剂的含量是0.1～0.3％，所述还原剂的含量是0.4～0.6％；和/或，
33、所述第一前驱体中，以第一前驱体的总质量为100质量％计，第一碳源的含量是2.9～3.4％；和/或，
34、所述第三前驱体中，以第三前驱体的总质量为100质量％计，第二碳源的含量是2.8～3.3％。
35、本专利技术的第二方面，提供一种磷酸锰铁锂复合材料，采用第一方面所述的制备方法制得。
36、本专利技术的第三方面，提供一种锂离子电池，包括第二方面所述的磷酸锰铁锂复合材料。
37、本专利技术的实施，至少具有以下有益效果：
38、本专利技术提供的磷酸锰铁锂复合材料，通过引入抗氧化剂和还原剂，使反应体系中部分元素发生氧化，使部分元素单独成核并生长，避免金属生长过度和团聚，以调控前驱体的粒径，有利于得到粒径小、粒径分布窄、稳定性好的复合材料；通过先将铁盐、锰盐形成沉淀物，再将锂源、磷源和碳源与沉淀物反应，在实现磷酸锰铁锂前驱体的同时，使液相碳源包覆在前驱体表面，从而实现均匀包覆，从而改善由该磷酸锰铁锂复合材料组装的电池的倍率性能和循环稳定性。
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1.一种磷酸锰铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一浆料中沉淀物、锂源的Dv50为0.6～0.9μm；和/或，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一研磨处理的转速为30～35Hz，时间为60～100min；和/或，
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一喷雾干燥处理的离心线速度为200～280m/s，热风的温度为170～190℃，进料频率为8～20Hz；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结处理的温度为350～550℃，时间为3.5～5h；和/或，
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括草酸亚铁、硫酸铁、醋酸亚铁中的至少一种；和/或，
7.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂包括柠檬酸；和/或，
8.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锰盐、铁盐中锰元素和铁元素的摩尔比为(2～5)：(5～8)；和/
9.一种磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的磷酸锰铁锂复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸锰铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一浆料中沉淀物、锂源的dv50为0.6～0.9μm；和/或，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一研磨处理的转速为30～35hz，时间为60～100min；和/或，
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一喷雾干燥处理的离心线速度为200～280m/s，热风的温度为170～190℃，进料频率为8～20hz；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结处理的温度为350～550...
【专利技术属性】
技术研发人员：李卉聪，赵肃莹，孔德香，苑永，李积刚，
申请(专利权)人：天津容百斯科兰德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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