【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及电池材料制备，尤其是涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着能源危机的日益加重，锂离子二次电池一直是被认为最具发展前景的能量转换和储能装置，其中磷酸锰铁锂(limnxfe1-xpo4，lmfp)因具有成本低、安全性高和循环寿命长等优点而被广泛应用在锂离子电池正极中。
2、相关技术中，有研究将锂源、铁源、锰源和磷源溶于水中并混合、进行后续的烧结，其制得的lmfp中fe、li元素分布不均匀，并且有其他杂元素残留，对元素的利用率较低。还有研究在研磨工段中添加铁源和锰源时，fe、mn在固相烧结过程中相互扩散形成固溶体，使得铁和锰元素难以均匀分布，配比不均匀，进而影响了结构的稳定性。因此，如何提高磷酸锰铁锂材料中元素均匀性，且同时保证其电学性能是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本公开提出一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法。
2、本公开还提出上述制备方法制得的磷酸锰铁锂正极材料。
3、本公开还提出一种包括上述磷酸锰铁锂正极材料的正极极片。
4、本公开还提出上述磷酸锰铁锂正极材料或上述正极极片在锂离子电池领域中的应用。
5、根据本公开的第一方面实施例的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
6、1)在惰性气体气氛下，对锰铁氢氧化物进行预烧处理，得到锰铁氧化物；
7、2)制备含锰铁氧化物、磷源、锂源、碳源的浆料
8、所述碳源的含量为所述锰铁氧化物的15wt％～40wt％；
9、3)在惰性气体气氛下，对所述焙烧前驱体进行煅烧处理，第一破碎，即得所述磷酸锰铁锂正极材料；
10、所述磷酸锰铁锂正极材料的粒度dv50为0.2μm～0.8μm。
11、根据本公开实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
12、实施例的制备方法能够获得元素分布更加均匀、结构更加稳定的磷酸锰铁锂正极材料，元素利用率高。该制备方法工艺简单，原料来源广泛，成本低，不需要昂贵复杂的仪器设备或苛刻的反应条件，易于实现大规模工业生产，具有广阔的产业化前景。原料不含有害物质，对环境友好，具有很好的环保性能。
13、碳源的含量为所述锰铁氧化物的15wt％～40wt％。例如：可以为15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％。碳源的含量过高，材料表面存留更多的碳分子，导致磷酸锰铁锂的正极材料的bet变大。
14、根据本公开的一些实施例，所述浆料的粒度dv50为0.3μm～0.9μm。例如：可以为0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm或0.9μm。
15、根据本公开的一些实施例，所述锰铁氢氧化物为femmn1-m(oh)2；0.2≤m≤0.8。
16、根据本公开的一些实施例，所述锰铁氢氧化物包括fe0.2mn0.8(oh)2、fe0.3mn0.7(oh)2、fe0.4mn0.6(oh)2、fe0.5mn0.5(oh)2、fe0.6mn0.4(oh)2、fe0.7mn0.3(oh)2、fe0.8mn0.2(oh)2中的至少一种。
17、根据本公开的一些实施例，所述锰铁氢氧化物的制备方法包括以下步骤：
18、在抗氧化剂、碱性沉淀剂和络合剂作用下，fe2+与mn2+反应，即得所述锰铁氢氧化物；
19、fe2+与mn2+的摩尔比为m:1-m；0.2≤m≤0.8。
20、根据本公开的一些实施例，所述抗氧化剂包括异抗坏血酸钠、抗坏血酸、抗坏血酸钠、异抗坏血酸中的至少一种。
21、根据本公开的一些实施例，所述抗氧化剂的浓度为1mol/l～3mol/l。例如：可以为1mol/l、1.25mol/l、1.5mol/l、1.75mol/l、2mol/l、2.25mol/l、2.5mol/l、2.75mol/l或3mol/l。
22、根据本公开的一些实施例，所述碱性沉淀剂包括氢氧化钠。
23、根据本公开的一些实施例，所述碱性沉淀剂的浓度为0.25mol/l～1mol/l。例如：可以为0.25mol/l、0.4mol/l、0.6mol/l、0.8mol/l或1mol/l。
24、根据本公开的一些实施例，所述络合剂包括乙二胺四乙酸、柠檬酸、草酸、醋酸、聚丙烯酸、酒石酸中的至少一种。
25、根据本公开的一些实施例，所述络合剂的浓度为0.5mol/l～2mol/l。例如：可以为0.5mol/l、0.75mol/l、1mol/l、1.25mol/l、1.5mol/l、1.75mol/l或2mol/l。
26、根据本公开的一些实施例，所述fe2+的来源包括硫酸亚铁。
27、根据本公开的一些实施例，所述fe2+的浓度为0.5mol/l～2.5mol/l。例如：可以为0.5mol/l、0.75mol/l、1mol/l、1.25mol/l、1.5mol/l、1.75mol/l、2mol/l、2.25mol/l或2.5mol/l。
28、根据本公开的一些实施例，所述mn2+的来源包括硫酸锰、硝酸锰、氯化锰中的至少一种。
29、根据本公开的一些实施例，所述mn2+的浓度为0.75mol/l～3mol/l。例如：可以为0.75mol/l、1mol/l、1.25mol/l、1.5mol/l、1.75mol/l、2mol/l、2.25mol/l、2.5mol/l、2.75mol/l或3mol/l。
30、根据本公开的一些实施例，所述反应的ph为10～13。例如：可以为10、10.5、11、11.5、12、12.5或13。
31、根据本公开的一些实施例，所述反应的温度为50℃～70℃。例如：可以为50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃或70℃。
32、根据本公开的一些实施例，所述反应的时间为60min～100min。例如：可以为60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min或100min。
33、根据本公开的一些实施例，所述反应在惰性气体气氛中进行。
34、根据本公开的一些实施例，所述惰性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气中的至少一种。
35、根据本公开的一些实施例，所述反应的溶剂为水。
36、根据本公开的一些实施例，所述预烧处理的温度为350℃～750℃。例如：可以为350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃或750℃。
37、根据本公开的一些实施例，所述预烧处理的时间为3h～8h。例如：可以为3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，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，所述锰铁氢氧化物为FemMn1-m(OH)2；0.2≤m≤0.8；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预烧处理的温度为350℃～750℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预烧处理的时间为3h～8h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浆料中，以摩尔比计，P:(Mn+Fe)＝(1.01～1.1):1；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的温度为550℃～750℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的时间为5h～12h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述浆料中还包括金属离子源。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子源包括Ti源、V源、Ni源、Mg源、Al源、Sb源、Cu源、Zr源、Zn源中的至少一种。
10.根据
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的升温速率为1～6℃/min。
12.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，由权利要求1至11任一项所述的制备方法制得。
13.根据权利要求12所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂正极材料表面的残余锂含量小于700ppm；
14.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求12或13所述的磷酸锰铁锂正极材料。
15.如权利要求12或13所述的磷酸锰铁锂正极材料，或如权利要求14所述的正极极片在锂离子电池领域中的应用。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，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，所述锰铁氢氧化物为femmn1-m(oh)2；0.2≤m≤0.8；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预烧处理的温度为350℃～750℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预烧处理的时间为3h～8h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浆料中，以摩尔比计，p:(mn+fe)＝(1.01～1.1):1；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的温度为550℃～750℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的时间为5h～12h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述浆料中还包括金属离子源。
【专利技术属性】
技术研发人员：周锦霞，阮丁山，杜锐，甘掌根，李长东，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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