【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体及其制备方法。
技术介绍
1、磷酸锰铁锂作为高电压型(3.4-4.1v)磷酸盐材料，是磷酸盐材料磷酸铁锂的升级产品，在同等比容量下，磷酸锰铁锂电池的能量密度比磷酸铁锂电池提高10％-20％。与三元材料相比，磷酸锰铁锂具有相似的能量密度，但安全性更高、价格也相对低一些，因此，磷酸锰铁锂有望成为新一代高能量密度动力电池正极材料，其前驱体磷酸锰铁也受到越来越多的关注。
2、磷酸锰铁的成分、结构、粒径、形貌等性能指标对合成的磷酸锰铁锂材料的电化学性能起着至关重要的作用。因此，研究磷酸锰铁的合成技术，对提高磷酸锰铁锂正极材料的电化学性能、促进其工业应用具有重要意义。
3、磷酸锰铁前驱体材料的制备方法与磷酸铁的制备方法类似，主要包括共沉淀法、水热法、高温固相反应法、喷雾干燥法等。在锂离子电池的制造中，压实密度对电池性能有很大影响，压实密度与颗粒的粒度和均匀性有关。研究证明，磷酸锰铁材料的平均粒度适宜且分布范围较小有助于提高正极材料的电化学反应活性，选择不同的合成方法对磷酸锰铁的颗粒大小和形貌结构有着非常重要的影响，进而在一定程度上决定着磷酸锰铁锂正极材料电化学性能的好坏。
4、共沉淀法工艺简单、合成温度低、设备要求不高、投资成本低，易于实现工业化生产，且相比其他制备方法，制备的产品粒度更加均匀，但也存在铁、锰沉降速率不一致导致的元素分布不均现象，影响制备的磷酸锰铁品质，利用共沉淀法制备粒度适宜且均一及成分分布均匀的磷酸锰铁前驱体材料，成为其应用于
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体及其制备方法，克服了铁锰沉淀速率不同导致磷酸锰铁中铁锰分布不均的问题，并优化制备工艺制备得到高品质的磷酸锰铁前驱体。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一、将锰源、铁源、磷源分别溶于水中形成溶液；
5、步骤二、向铁源溶液中加入络合剂后形成络合铁盐溶液；
6、步骤三、将络合铁盐溶液、锰源溶液和磷源溶液按照摩尔比fe：mn：po4＝(0.1-0.6)：(0.4-0.9)：(1.03-1.06)混合，加入氧化剂和碱液，保持体系ph＝5.5-8.0，加热搅拌反应，反应时同步通入氧气鼓泡；
7、步骤四、反应结束后进行固液分离，干燥焙烧后获得磷酸锰铁前驱体。
8、进一步地，所述锰源为硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰、氯化锰中的至少一种；
9、和/或所述铁源为硫酸铁、醋酸铁、硝酸铁、氯化铁中的至少一种；
10、和/或所述磷源为磷酸二氢铵及磷酸中的至少一种。
11、进一步地，步骤一中，锰源、铁源、磷源分别按照浓度0.5-1mol/l溶入水中形成溶液。
12、进一步地，所述络合剂为柠檬酸、l-酒石酸、苹果酸中的至少一种；
13、步骤二中，所述络合剂按照络合剂和铁的摩尔比为1：1-4加入铁源溶液中。
14、进一步地，所述氧化剂为过氧化氢及过硫酸铵中的至少一种，氧化剂的加入量为络合铁盐溶液、锰源溶液和磷源溶液总质量的5％-10％。
15、进一步地，所述碱液为氨水、碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种。
16、进一步地，所述加热搅拌反应温度为30-50℃，反应时长为4-7h。
17、进一步地，所述氧气鼓泡的气速为1-3cm/s。
18、进一步地，所述焙烧的温度为300-600℃，焙烧时间为3-8h。
19、本专利技术还提供一种如上所述的高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法得到的磷酸锰铁前驱体。
20、本专利技术的有益效果：
21、(1)本专利技术利用络合剂和铁盐形成络合物，再与锰源溶液和磷源溶液混合反应，三价铁与磷酸反应形成沉淀需要克服络合物的配位作用，相比铁盐和磷酸直接反应减缓了沉淀速率，通过控制络合剂的用量及反应条件，提高铁锰共沉淀的均一性，磷酸锰铁中铁锰分布均匀性得到提升，制备的正极材料的电化学性能增强。
22、(2)本专利技术在反应过程中通入氧气鼓泡，一方面氧气可保证氧化条件，抑制二价金属离子产生，另一方面鼓泡作用造成溶液中沉淀的不稳定性，抑制沉淀中晶体过度增长，制备得到的磷酸锰铁前驱体粒度适宜且分布均匀，制备的正极材料具有高压实密度。
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1.一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述锰源为硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰、氯化锰中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，步骤一中，锰源、铁源、磷源分别按照浓度0.5-1mol/L溶入水中形成溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸、L-酒石酸、苹果酸中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为过氧化氢及过硫酸铵中的至少一种，氧化剂的加入量为络合铁盐溶液、锰源溶液和磷源溶液总质量的5％-10％。
6.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述碱液为氨水、碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌反应温度为30-
8.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述氧气鼓泡的气速为1-3cm/s。
9.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为300-600℃，焙烧时间为3-8h。
10.一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体，其特征在于，所述磷酸锰铁前驱体采用如权利要求1-9任一项所述的高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述锰源为硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰、氯化锰中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，步骤一中，锰源、铁源、磷源分别按照浓度0.5-1mol/l溶入水中形成溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸、l-酒石酸、苹果酸中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的一种高压实密度的磷酸锰铁前驱体的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为过氧化氢及过硫酸铵中的至少一种，氧化剂的加入量为络合铁盐溶液、锰源溶液和磷源溶液总质量的5％-...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，龙志林，余锋磊，成江涛，林桃，赵宁馨，
申请(专利权)人：湖南裕能新能源电池材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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