【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、磷酸锰铁锂(limnxfe(1-x)po4，简称lmfp)是一种新型的锂离子电池正极材料，近年来因其独特的性能和优势而受到广泛关注。传统的锂离子电池正极材料主要包括三元材料(ncm)和磷酸铁锂(lfp)。随着电动汽车和储能需求的增长，对电池材料的性能要求也在不断提高。lmfp材料结合了磷酸铁锂的安全性和三元材料的高能量密度优势。与磷酸铁锂相比，lmfp的电压平台高达4.1v，显著高于磷酸铁锂的3.4v，因此可以提供更高的能量密度。与三元材料相比，磷酸锰铁锂具有更高的热稳定性和更低的成本。因此磷酸锰铁锂材料有望成为下一代高性能锂离子电池的关键材料之一。
2、磷酸锰铁锂的制备方法包括固相法和液相法，其中固相法难以实现铁锰原子级混合，因此影响材料电化学性能的发挥。液相法包括水热法、溶胶凝胶法和共沉淀法，水热法和溶胶凝胶法对于设备要求较高，不适合大规模产业化，而共沉淀法既可以实现铁锰的均匀混合，提高材料的容量密度，又可以大规模生产，并且相比其他制备方法，共沉淀法容易做出小粒径的材料，提高正极材料的倍率性能。
3、然而，现有技术中公开的共沉淀法，仍然无法得到锰铁原子级混合良好的磷酸锰铁锂正极材料。因此，需要开发一种新型的锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料及其制备
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
4、将锰铁混合盐溶液、沉淀剂溶液与络合剂溶液并流注入反应底液中，进行共沉淀反应，经固液分离得到氢氧化锰铁前驱体；
5、将所述氢氧化锰铁前驱体与锂源、磷酸源、碳源与溶剂混合均匀，得到的悬浊液依次进行砂磨、喷雾造粒、煅烧，得到锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料。
6、本专利技术所述制备方法先采用共沉淀法，将锰源、铁源按照配比进行混合，通过调节共沉淀反应得到锰铁混合均匀、粒径较小、配比可控的纳米级氢氧化锰铁前驱体，将其作为中间体，与锂源、磷酸源、碳源、溶剂混合均匀，依次进行砂磨、喷雾造粒、煅烧，最终得到高性能的锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料。
7、需要说明的是，本专利技术所述反应底液由纯水、沉淀剂溶液与络合剂溶液配制得到，用于维持反应体系的稳定。
8、作为本专利技术优选的技术方案，所述锰铁混合盐溶液包括可溶性锰盐、可溶性亚铁盐，且两者的摩尔比为x:(1-x)；其中，0.6≤x≤0.9，例如0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85或0.9等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
9、需要说明的是，本专利技术所述氢氧化锰铁前驱体的化学式为mnxfe1-x(oh)3，二价铁和二价锰会在过滤洗涤烘干等固液分离过程中被氧化为三价。
10、优选地，所述可溶性锰盐包括硫酸锰、氯化锰或硝酸锰中的至少一种。
11、优选地，所述可溶性亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁中的至少一种。
12、优选地，所述锰铁混合盐溶液的总金属盐浓度为90-110g/l，例如90g/l、95g/l、100g/l、105g/l或110g/l等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述沉淀剂溶液包括氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
14、优选地，所述沉淀剂溶液的浓度为9-11mol/l，例如9mol/l、9.5mol/l、10mol/l、10.5mol/l或11mol/l等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
15、优选地，所述络合剂溶液包括氨水、草酸溶液或edta溶液中的至少一种。
16、优选得到，所述络合剂溶液的浓度为7-9mol/l，例如7mol/l、7.5mol/l、8mol/l、8.5mol/l或9mol/l等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17、作为本专利技术优选的技术方案，所述并流注入中，所述锰铁混合盐溶液的注入流量为0.3-0.5l/h，例如0.3l/h、0.35l/h、0.4l/h、0.45l/h或0.5l/h等，沉淀剂溶液的注入流量为0.1-0.2l/h，例如0.1l/h、0.12l/h、0.14l/h、0.16l/h、0.18l/h或0.2l/h等，络合剂溶液的注入流量为0.08-0.12l/h，例如0.08l/h、0.09l/h、0.10l/h、0.11l/h或0.12l/h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18、需要说明的是，在并流注入过程中，需要根据所需的ph范围与氨浓度范围来调整沉淀剂溶液与络合剂溶液的注入流量。
19、作为本专利技术优选的技术方案，所述共沉淀反应的反应温度为50-70℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃或70℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20、优选地，所述共沉淀反应的反应ph为10.0-11.0，例如10.0、10.1、10.3、10.5、10.7、10.8或11.0等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21、优选地，所述共沉淀反应的络合剂浓度为0.5-0.6g/l，例如0.5g/l、0.51g/l、0.53g/l、0.55g/l、0.57g/l、0.58g/l或0.6g/l等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22、优选地，所述共沉淀反应的搅拌速度为250-350rpm，例如250rpm、270rpm、280rpm、300rpm、310rpm、330rpm或350rpm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23、优选地，所述共沉淀反应的反应时间为6-7h，例如6h、6.1h、6.3h、6.5h、6.7h、6.8h或7h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
24、优选地，所述固液分离包括依次进行的过滤、洗涤与烘干。
25、作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰铁混合盐溶液包括可溶性锰盐、可溶性亚铁盐，且两者的摩尔比为x:(1-x)；其中，0.6≤x≤0.9；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述并流注入中，所述锰铁混合盐溶液的注入流量为0.3-0.5L/h，沉淀剂溶液的注入流量为0.1-0.2L/h，络合剂溶液的注入流量为0.08-0.12L/h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应的反应温度为50-70℃；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂和/或氢氧化锂，所述磷酸源包括磷酸，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖或聚乙烯醇中的至少一种，所述溶剂包括去离子水；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述悬浊液的固含量为40-50wt％；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述砂磨在砂磨机中进行，转速为1
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧包括一段煅烧与二段煅烧；
9.一种锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到。
10.一种锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料的应用，其特征在于，将锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料应用于锂离子电池的制备；
...【技术特征摘要】
1.一种锰铁原子级混合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰铁混合盐溶液包括可溶性锰盐、可溶性亚铁盐，且两者的摩尔比为x:(1-x)；其中，0.6≤x≤0.9；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述并流注入中，所述锰铁混合盐溶液的注入流量为0.3-0.5l/h，沉淀剂溶液的注入流量为0.1-0.2l/h，络合剂溶液的注入流量为0.08-0.12l/h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应的反应温度为50-70℃；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂和/或氢氧化锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，王俊，华文超，张坤，朱江，许振宁，
申请(专利权)人：格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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