【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料制备领域。
技术介绍
1、近年来，地球不断受到污染和能源安全问题的困扰，要实现可持续健康发展，需要积极开发和利用无污染可持续的新能源，比如太阳能、潮汐能、风能、氢能和核能等。但是上述这些能源的作用不连续，不能满足大规模供电的需要，仍需要与之匹配的化学电源。开发成本低廉、安全性好、高能量密度的化学电源已列入国家中长期规划发展重点项目。
2、锂离子电池是最有前途的的可充电式二次电池，其本身具备较多优势：能量密度大、安全性能好、充放电循环寿命长、自放电低等特点。随着新能源技术研究的深入，锂离子电池各方面的性能都得以提升，如安全性、循环寿命等，成为动力和储能电池的首选，推动和促进了电动汽车及智能储能产业的快速发展。锂离子动力汽车市场的爆发式增长，致使电动汽车动力电池及其核心原料产品缺口大，供需不平衡，不能满足新能源汽车产业的需求。新型的橄榄石型结构的磷酸盐系正极材料在安全性能和循环寿命等方面优于传统的层状结构正极材料（如钴酸锂、镍酸锂、三元材料），其代表性材料磷酸铁锂（lifepo4）已被学术界和产业界广泛研究证实，并且大量应用于动力和储能电池等领域。然而，磷酸铁锂3.4v（vs.li/li+）的电位限制了电池能量密度的提升，因此磷酸铁锂动力电池市场发展受限。与磷酸铁锂相比，磷酸锰铁锂（limnxfe1-xpo4）具有-4.0 v以上的高电位和几乎相同的理论容量，在同等容量发挥的条件下，磷酸锰铁锂电池的能量密度将比磷酸铁锂电池提高15%左右。因此，国际上
3、但是磷酸锰铁锂也存在着电导率和循环性能差等自身的问题，如本身的导电性差，导致其倍率性能不佳，因为mn的存在，导致john-teller效应循环性能与磷酸铁锂材料有很大差距，容量发挥不高等问题，限制其进一步发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种锂离子电池用正极材料，本专利技术通过cofemgal-ldhs与碳包覆磷酸锰铁锂材料复合，抑制磷酸锰铁锂材料颗粒的团聚和生长，减少锂离子在正极活性物质颗粒内部的扩散路径，提升锂离子扩散系数，高效实现锂离子的脱嵌，提高材料的倍率性能；复合后降低活性物质与电解液接触，避免与电解液产生副反应，降低mn的溶出，减少晶体结构畸变，改善材料的循环性能。
2、本专利技术提供的锂离子电池用正极材料，由碳包覆磷酸锰铁锂与钴铁镁铝-水滑石复合得到。
3、具体地，本专利技术锂离子电池用正极材料的制备方法包括如下步骤：
4、s1、制备碳包覆磷酸锰铁锂；
5、s2、制备钴铁镁铝-水滑石的溶液；
6、s3、将所述碳包覆磷酸锰铁锂加入至所述钴铁镁铝-水滑石的溶液中，搅拌后干燥，经退火得到所述正极材料。
7、步骤s1中，按照下述步骤制备所述碳包覆磷酸锰铁锂：
8、按li、mn、fe、p元素摩尔比为1.005~1.02：0.6：0.4：1称取锂源、锰源、铁源、磷源，继续称取碳源，加入去离子水后，依次经粗磨、超细研磨、喷雾干燥、煅烧、气流粉碎后得到所述碳包覆磷酸锰铁锂；
9、所述碳包覆磷酸锰铁锂的碳含量为1%~2%。
10、其中，所述锂源为碳酸锂、乙酸锂和磷酸二氢锂中的一种或两种及以上的混合物；
11、所述锰源为乙酸锰、草酸锰和碳酸锰中的一种或两种及以上的混合物；
12、所述铁源为乙酸亚铁、草酸亚铁和磷酸铁的一种或两种及以上的混合物；
13、所述磷源为磷酸二氢锂、磷酸二氢铵和磷酸铁的一种或两种及以上的混合物。
14、其中，所述碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖和淀粉中的一种及两种以上的混合物。
15、优选地，所述粗磨的粒度控制为1~2um，所述超细研磨的粒度为0.3~0.9um；所述喷雾干燥的进风口温度为200~280℃，出风口温度为110~140℃；所述煅烧的条件为：保护气氛下，温度为700~800℃，时间为5~15h；所述气流粉碎后的粒度d50为1~3um。
16、本专利技术制备方法中，步骤s2中，按照下述步骤制备所述钴铁镁铝-水滑石的溶液：
17、按co、fe、mg、al元素摩尔比为2：1：2：1称取钴源、铁源、镁源、铝源，超声溶解在去离子水中得到混合溶液，并加入碳酸钠、氢氧化钠将混合液的ph调节至9.5~10.5后，倒入晶化釜中，在温度为130~170℃下晶化10~14 h，冷却后离心，水洗至中性，加入无水乙醇并配成固含量30~60%的混合液。
18、其中，所述钴源为硝酸铝和碳酸铝中的一种或两种混合物；所述铁源为硝酸铁和氯化铁的一种或两种混合物，所述镁源为硝酸镁和氯化镁的一种或两种混合物；所述铝源为硝酸铝和氯化铝的一种或两种混合物；
19、所述碳酸钠与所述氢氧化钠的质量比为1~2：1。
20、本专利技术制备方法中，步骤s3中，所述碳包覆磷酸锰铁锂与所述钴铁镁铝-水滑石的溶液的质量比为97~99：1；
21、步骤s3中，所述干燥的温度为70~100℃，时间为6~10h；
22、所述退火的温度为100~150℃，时间为1~4h。
23、本专利技术采用cofemgal-ldhs与碳包覆磷酸锰铁锂材料复合后，可以有效地抑制磷酸锰铁锂材料颗粒的团聚和生长，显著减少锂离子在正极活性物质颗粒内部的扩散路径，提升锂离子扩散系数，可高效实现锂离子的脱嵌，提高材料的倍率性能；采用cofemgal-ldhs与碳包覆磷酸锰铁锂材料复合后可以降低活性物质与电解液接触，避免与电解液产生副反应，降低mn的溶出，减少晶体结构畸变，改善材料的循环性能。
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1.一种锂离子电池用正极材料的制备方法，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：步骤S1中，按照下述步骤制备所述碳包覆磷酸锰铁锂：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述锂源为碳酸锂、乙酸锂和磷酸二氢锂中的一种或两种及以上的混合物；
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖和淀粉中的一种及两种以上的混合物。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述粗磨的粒度控制为1~2um，所述超细研磨的粒度为0.3~0.9um；所述喷雾干燥的进风口温度为200~280℃，出风口温度为110~140℃；所述煅烧的条件为：保护气氛下，温度为700~800 ℃，时间为5~15h；所述气流粉碎后的粒度D50为1~3um。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，按照下述步骤制备所述钴铁镁铝-水滑石的溶液：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述钴源为硝酸铝和碳酸铝中的一种或两种混合物；所述铁源为硝酸铁和氯化铁的一
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述碳包覆磷酸锰铁锂与所述钴铁镁铝-水滑石的溶液的质量比为97~99：1。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述干燥的温度为70~100℃，时间为6~10h；
10.权利要求1-9中任一项所述方法制备的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用正极材料的制备方法，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：步骤s1中，按照下述步骤制备所述碳包覆磷酸锰铁锂：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述锂源为碳酸锂、乙酸锂和磷酸二氢锂中的一种或两种及以上的混合物；
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖和淀粉中的一种及两种以上的混合物。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述粗磨的粒度控制为1~2um，所述超细研磨的粒度为0.3~0.9um；所述喷雾干燥的进风口温度为200~280℃，出风口温度为110~140℃；所述煅烧的条件为：保护气氛下，温度为700~800 ℃，时间为5~15h；所述气流粉碎后的粒度...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴亮，徐丹丹，陈霞，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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