锂离子电池用磷酸锰铁锂/炭复合正极材料及合成方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池用磷酸锰铁锂/炭复合正极材料及合成方法。该复合正极材料由炭包覆磷酸锰铁锂构成，其中，炭的质量含量为4.7%～7.8%，其制备过程包括：分别合成出含结晶水的磷酸锰微小晶体、无水磷酸铁粉末和两亲性改质沥青；再利用合成的磷酸锰、磷酸铁、改质沥青与锂源等均匀混合，经高温固相反应合成出磷酸锰铁锂/炭复合材料。本发明专利技术过程易于控制锰铁比例，以两亲性改质沥青作为炭前驱体，形成包裹磷酸锰铁锂晶体颗粒的三维导电炭网络。本方法合成出的磷酸锰铁锂/炭复合正极材料具有良好的电化学性能，其中磷酸锰铁锂固溶体在充放电过程中不存在两相界面，具有很好稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于锂离子电池正极材料
。
技术介绍
锂离子二次电池能够储存和释放电能，已经广泛用作便携电器的电源，并逐渐发展为电动车和混合电动车提供动力。橄榄石型结构的磷酸铁锂(LiFePO4)具有耐高温、原料丰富、环境友好无毒、较高的工作电压(3.4V，以Li+/Li作负极材料)等特点，已成功用作锂离子电池的正极材料。但是，涉及具有通式LiMPO4 (M为Mn、Fe、Co、Ni等)电极材料的专利曾经纠纷不断。磷酸锰锂(LiMnPO4)具有和磷酸铁锂几乎相同的理论容量(170mAh/g)，和更高的工作电压(4.1V)，因此能量密度更大。然而，纯磷酸锰锂材料的电子电导率极低(< IO-10S/cm)，作为锂离子电池的正极材料使用时，常常只有很短的使用寿命和很差的快速充放电性能。为了改善LiMnPO4电化学性能，通常采用在LiMnPO4颗粒表面包覆炭和采取阳离子(铁、镁、钙、锆、铜、矾等)掺杂取代部分锰离子的方法。磷酸锰锂中的部分锰被铁取代后，形成磷酸锰铁锂(LiMrvxFerPO4，其中OCKl)，具有增强的电化学性能，可用作锂离子电池的正极材料。授权专利C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池用磷酸锰铁锂/炭复合正极材料，其特征在于，该复合正极材料由炭包覆磷酸锰铁锂构成，其中，炭的质量含量为4.7%～7.8%，为无序炭；磷酸锰铁锂的结构式为LiMn1–xFexPO4，式中x为0.2～0.5，其平均晶粒大小为38～81nm。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用磷酸锰铁锂/炭复合正极材料，其特征在于，该复合正极材料由炭包覆磷酸锰铁锂构成，其中，炭的质量含量为4.7%?7.8%，为无序炭；磷酸锰铁锂的结构式为LiMn1 IFerPO4,式中z为0.2?0.5，其平均晶粒大小为38?81nm。2.一种按权利要求1所述的锂离子电池的磷酸锰铁锂/炭复合正极材料的合成方法，其特征在于包括以下步骤: (O将质量含量为50%的硝酸锰溶于乙醇水溶液中，在搅拌下配制成浓度为1.0?2.0mol/L的含锰溶液，按锰与磷摩尔比为1:(3?4)，向含锰溶液中加入质量浓度为85%磷酸溶液，加热到40?60°C，搅拌反应2?4h，生成绿色悬浮液，过滤后，分别用去离子水和无水乙醇洗漆滤饼至洗漆液的pH值至6?7,在60?90°C下真空干燥12?24h,得到含有结晶水的粒径为2(T40nm的磷酸锰微小晶体，团聚形成的二次粒子尺寸在4?20// m ; (2)将硝酸铁加入到去离子水中，配制成浓度为0.5?1.5mol/L的含铁溶液，向该含铁溶液中缓慢加入与铁等摩尔量的质量浓度为85%磷酸溶液，用氨水调节pH值为I?2，加热至40?60°C，搅拌反应8?12h，得到黄色悬浮液，分别用去离子水和无水乙醇进行洗涤直到无杂离子存在，然后在温度60?100°C下真空干燥6?12h，获得含水的磷酸铁粉末；然后将粉末置于管式炉中，在氮气气氛下，以2?5°C /min的升温速率升至500?600°C，恒温8?12h进行煅烧，之后自然...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明伟，闫素远，王成扬，于宝军，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12