【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种改性磷酸锰铁锂材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、磷酸锰铁锂正极材料具有价格低廉、环境友好、高理论比容量(170mah/g)等众多优点，尤其是相比于具有相同橄榄石结构的磷酸铁锂材料，磷酸锰铁锂正极材料相比具有更高的电压平台(4.1v)和更高的理论比能量(697wh、kg，比磷酸铁锂的比能量高20％)，具有良好的市场前景。然而，相比于磷酸铁锂的离子电导率(2×10-9s·cm-1)，磷酸锰铁锂的离子电导率低1-2个数量级左右，导致磷酸锰铁锂的电化学性能较差。
2、对磷酸锰铁锂进行改性可改善其电化学性能，其中，碳包覆是改善磷酸锰铁锂的一种常见技术手段，碳包覆是将导电碳材料包覆在磷酸锰铁锂表面以构建导电网络，从而改善材料的导电性能，使电池的倍率性能得到提升。然而，无定形的碳包覆在磷酸锰铁锂表面，会使材料的比表面积明显增加，容易导致材料团聚，在后期匀浆过程中会出现大的团聚颗粒导致浆料粘度增加，甚至会导致极片加工无法正常进行，严重影响了材料的使用性能。
3、因此，如何使磷酸锰铁锂材料的电化学性能改善的同时，还能兼具较低的比表面积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改性磷酸锰铁锂材料及其制备方法，该材料通过在磷酸锰铁锂基体表面包覆通过特定碳源烧结形成的导电碳层，使材料在具有良好电化学性能的同时，还兼具较低的比表面积。
2、本专利技术还提供一种锂离子电池，该电池具有较高的比容量、容量保持率
3、本专利技术第一方面提供一种改性磷酸锰铁锂材料，包括磷酸锰铁锂基体和包覆于所述基体表面的导电碳层，所述导电碳层通过包括第一有机碳源、第二有机碳源和无机碳源的导电混合物烧结后得到；
4、所述第一有机碳源选自有机单糖、有机双糖、有机多糖中的一种或多种；
5、所述第二有机碳源选自聚乙二醇。
6、在一种可选的实施方式中，所述第一有机碳源、所述第二有机碳源和所述无机碳源的质量比为(4～6):(3～5):(0.5～2)。
7、在一种可选的实施方式中，所述导电碳层的质量为所述改性磷酸锰铁锂材料质量的1.5％～2.5％。
8、在一种可选的实施方式中，所述第一有机碳源选自蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素中的一种或多种；
9、和/或，所述无机碳源选自炭黑、石墨烯、石墨中的一种或多种。
10、在一种可选的实施方式中，所述聚乙二醇的分子量为4000～12000。
11、在一种可选的实施方式中，所述磷酸锰铁锂基体的化学组成为linmnxfeym(1-x-y)po4，其中，0.98≤n≤1.04，0.5≤x≤0.6，0.4≤y≤0.5，0.01≤1-x-y≤0.05，m选自mg、co、ni、cr、zn、cu、v、ti、zr、nb、w、y中的一种或多种。
12、在一种可选的实施方式中，所述改性磷酸锰铁锂材料的粒径d10为0.1～0.5μm，粒径d50为1.5～2.0μm，粒径d90为3.0～11μm。
13、本专利技术第二方面提供一种如上所述的改性磷酸锰铁锂材料的制备方法，包括以下步骤：
14、1)对包括锰源、铁源、锂源和磷源的第一分散液进行第一研磨，得到第一浆料；对所述第一浆料进行第一喷雾干燥，得到第一干粉物料；对所述第一干粉物料进行一次烧结，得到一次烧结物料；
15、2)对包括所述一次烧结物料与所述导电混合物的第二分散液进行第二研磨，得到第二浆料；对所述第二浆料进行第二喷雾干燥，得到第二干粉物料；对所述第二干粉物料进行二次烧结，得到二次烧结物料；
16、3)对所述二次烧结物料进行粉碎处理，得到改性磷酸锰铁锂材料。
17、在一种可选的实施方式中，第一分散液中还包括掺杂元素源，所述掺杂元素选自mg、co、ni、cr、zn、cu、v、ti、zr、nb、w、y中的一种或多种。
18、本专利技术第三方面提供一种锂离子电池，包括本专利技术第一方面提供的改性磷酸锰铁锂材料或者采用本专利技术第二方面提供的制备方法制备得到的改性磷酸锰铁锂材料。
19、本专利技术的实施，至少具有以下有益效果：
20、1)本专利技术提供的改性磷酸锰铁锂材料，通过采用特定的包括第一有机碳源、第二有机碳源和无机碳源的导电混合物作为碳源对磷酸锰铁锂进行包覆，其中，第一有机碳源糖类在烧结后其羟基位置有利于包覆在基体表面，并形成大量导电碳点，第二有机碳源聚乙二醇在热解后会产生高度石墨化的不定形碳，从而有效改善材料的导电性能，而无机碳源的加入一方面与第一有机碳源和第二有机碳源辅助共同对材料的导电性能进行改善，另一方面无机碳可以在体系中形成不连续碳膜，在提供导电性的同时，不仅可以阻止碳颗粒在烧结过程中进一步长大，而且降低了材料的比表面积，从而避免加入过多量第一有机碳源和第二有机碳源导致的材料比表面积增加的问题，进而使材料兼具良好的导电性能和较低的比表面积。
21、2)本专利技术提供的锂离子电池，由于包括上述改性磷酸锰铁锂材料，因此该电池在具有良好倍率性能和循环性能的基础上，还具有便于加工获得的优势。
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1.一种改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，包括磷酸锰铁锂基体和包覆于所述基体表面的导电碳层，所述导电碳层通过包括第一有机碳源、第二有机碳源和无机碳源的导电混合物烧结后得到；
2.根据权利要求1所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述第一有机碳源、所述第二有机碳源和所述无机碳源的质量比为(4～6):(3～5):(0.5～2)。
3.根据权利要求1所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述导电碳层的质量为所述改性磷酸锰铁锂材料质量的1.5％～2.5％。
4.根据权利要求1或2所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述第一有机碳源选自蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素中的一种或多种；
5.根据权利要求1或2所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为4000～12000。
6.根据权利要求1-3任一项所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂基体的化学组成为LinMnxFeyM(1-x-y)PO4，其中，0.98≤n≤1.04，0.5≤x≤0.6，0.4≤y≤0.5，0.01≤1-x-y≤0.05，M选
7.根据权利要求1-3任一项所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述改性磷酸锰铁锂材料的粒径D10为0.1～0.5μm，粒径D50为1.5～2.0μm，粒径D90为3.0～11μm。
8.一种权利要求1-7任一项所述的改性磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一分散液中还包括掺杂元素源，所述掺杂元素选自Mg、Co、Ni、Cr、Zn、Cu、V、Ti、Zr、Nb、W、Y中的一种或多种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的改性磷酸锰铁锂材料或者采用权利要求8或9所述的制备方法制备得到的改性磷酸锰铁锂材料。
...【技术特征摘要】
1.一种改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，包括磷酸锰铁锂基体和包覆于所述基体表面的导电碳层，所述导电碳层通过包括第一有机碳源、第二有机碳源和无机碳源的导电混合物烧结后得到；
2.根据权利要求1所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述第一有机碳源、所述第二有机碳源和所述无机碳源的质量比为(4～6):(3～5):(0.5～2)。
3.根据权利要求1所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述导电碳层的质量为所述改性磷酸锰铁锂材料质量的1.5％～2.5％。
4.根据权利要求1或2所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述第一有机碳源选自蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素中的一种或多种；
5.根据权利要求1或2所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为4000～12000。
6.根据权利要求1-3任一项所述的改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂基体的化学组成为linmnxfeym...
【专利技术属性】
技术研发人员：李春雪，苑永，孔德香，王晓阳，陈道，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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