一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：1）将硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵用水溶解后得到第一溶液，向第一溶液中加入表面活性剂，得到第二溶液；2）将第二溶液置于恒温水浴中加热，不断搅拌至水被蒸发完全，得到混合物；3）向混合物中加入碳源混合以无水乙醇为介质进行湿法球磨至粒径为100

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池制备
，特别涉及一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新型能源，已经成为产业界与学术界争相研究的热点。正极材料是锂离子电池的重要组成部分之一，对锂离子电池的电化学性能和安全性能发挥了至关重要的作用，常用的锂离子电池的正极材料有磷酸锰锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等，其中，磷酸锰铁锂因其具有高放电电压和热稳定性等特点得到了广泛的应用。
[0003]目前，常用的磷酸锰铁锂的制备方法采用高温固相法，高温固相法是指将前驱体反应物按照一定比例通过搅拌研磨等方法混合均匀，然后在一定气氛（空气或者惰性气体）下以一定温度高温烧结一段时间后，通过冷却，粉碎，研磨等过程得到最终产物。
[0004]高温固相法的具体操作步骤如专利申请号为CN201811504451.3，其公开了一种磷酸锰铁锂的制备方法，包括以下步骤：(1)将单质铁、二氧化锰和磷酸水溶液混合，得混合物A，将所述混合物A球磨，得磷酸氢锰铁；(2)将所述磷酸氢锰铁、碳酸锂和葡萄糖混合，砂磨至产物粒径D50为0.2μm
‑
1μm，干燥，煅烧得磷酸锰铁锂。
[0005]采用该方法制备的磷酸锰铁锂材料的粒径较小，使材料的颗粒之间的缝隙过小，使电解液难以完全进入材料颗粒之间，导致电解液中的锂离子难以到达磷酸锰铁锂材料的内部颗粒之间，造成磷酸锰铁锂材料的放电比容量下降，循环性能差；且由于该材料的粒径较小使得其具有较大的比表面积，长期存放后容易吸水导致电池被水侵蚀而损坏，降低了电池的使用寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种工艺流程简单，可有效避免吸水现象和提高电化学性能的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：1）将硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵用水溶解后得到第一溶液，向第一溶液中加入表面活性剂，得到第二溶液；2）将第二溶液置于恒温水浴中加热，不断搅拌至水被蒸发完全，得到混合物；3）向混合物中加入碳源混合以无水乙醇为介质进行湿法球磨，干燥，煅烧，自然降温至室温，得到前驱体粉末；4）将前驱体粉末和聚丙烯溶于无水乙醇中，在恒温水浴条件下不断搅拌至无水乙醇溶液挥发后干燥至恒重，煅烧，即得磷酸锰铁锂正极材料。
[0008]进一步，所述硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵的摩尔比为（0.6
‑
0.7）：（0.3
‑
0.4）：（0.5
‑
0.6）：1。
[0009]进一步，所述表面活性剂为吐温，且其与第一溶液的料液比为1:10
‑
15。
[0010]进一步，所述步骤2）中水浴加热的温度为120
‑
160℃。
[0011]进一步，所述步骤3）中煅烧处理的操作步骤为：先在氮气气氛下300℃预烧3小时，然后在700℃煅烧10小时。
[0012]进一步，所述碳源为炭黑、葡萄糖中的一种或两种的混合，且其与所述混合物的摩尔比为0.3
‑
0.6：1。
[0013]进一步，所述湿法球磨的温度为60
‑
80℃，湿法球磨时间为3
‑
5h，所述干燥的温度为80
‑
90℃。
[0014]进一步，所述聚乙烯与前驱体粉末的质量比为0.3
‑
0.6：1。
[0015]进一步，所述步骤4）中恒温水浴的温度为90
‑
95℃。
[0016]进一步，所述步骤4）中煅烧的操作步骤为：在氮气气氛下，于600
‑
700℃下煅烧6
‑
8h。
[0017]本专利技术一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法的有益效果：（1）本专利技术的制备工艺简单、操作方便，通过在原料溶解后的溶液中加入表面活性剂，可适当减小制备的材料颗粒的粒径，可有效缩短后续湿法球磨的时间，提高磷酸锰铁锂正极材料的制备效率；且表面活性剂的加入还可有效提高该正极材料的放电比容量和循环性能，进而提高制备的高磷酸锰铁锂正极材料的电化学性能；（2）本专利技术通过在前驱体粉末中加入聚乙烯，该聚乙烯可包覆在磷酸锰铁锂的表面，使磷酸锰铁锂与外界分离开，进而可避免磷酸锰铁锂正极材料的吸水现象，延长由该磷酸锰铁锂正极材料构成的锂电池的储藏性能，提高锂电池的使用寿命。
附图说明
[0018]图1—为本专利技术的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本专利技术的保护范围。
[0020]实施例1一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：1）将硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵用水溶解后得到第一溶液，所述硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵的摩尔比为0.65：0.35：0.55：1，向第一溶液中按料液比为1：:12加入吐温，得到第二溶液；2）将第二溶液置于150℃下恒温水浴中加热，不断搅拌至水被蒸发完全，得到混合物；3）向混合物中加入炭黑混合，炭黑与所述混合物的摩尔比为0.5：1，以无水乙醇为介质进行湿法球磨，所述湿法球磨的温度为75℃，湿法球磨时间为4h，然后在85℃干燥；然后先在氮气气氛下300℃预烧3小时，再在700℃煅烧10小时后，自然降温至室温，得到前驱体粉末；4）将前驱体粉末和聚丙烯溶于无水乙醇中，所述聚乙烯与前驱体粉末的质量比为
0.5：1，在温度为90℃的恒温水浴条件下不断搅拌至无水乙醇溶液挥发后干燥至恒重，然后在氮气气氛下，于650℃下煅烧7h煅烧，即得磷酸锰铁锂正极材料。
[0021]实施例2一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：1）将硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵用水溶解后得到第一溶液，所述硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵的摩尔比为0.6：0.3：0.5：1，向第一溶液中按料液比为1：10加入吐温，得到第二溶液；2）将第二溶液置于120℃下恒温水浴中加热，不断搅拌至水被蒸发完全，得到混合物；3）向混合物中加入葡萄糖混合，炭黑与所述混合物的摩尔比为0.3：1，以无水乙醇为介质进行湿法球磨，所述湿法球磨的温度为60℃，湿法球磨时间为3h，然后在80℃干燥；然后先在氮气气氛下300℃预烧3小时，再在700℃煅烧10小时后，自然降温至室温，得到前驱体粉末；4）将前驱体粉末和聚丙烯溶于无水乙醇中，所述聚乙烯与前驱体粉末的质量比为0.3：1，在温度为90℃的恒温水浴条件下不断搅拌至无水乙醇溶液挥发后干燥至恒重，然后在氮气气氛下，于600℃下煅烧6h煅烧，即得磷酸锰铁锂正极材料。
[0022]实施例3一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：1）将硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵用水溶解后得到第一溶液，所述硫酸锰、硫酸亚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵用水溶解后得到第一溶液，向第一溶液中加入表面活性剂，得到第二溶液；2）将第二溶液置于恒温水浴中加热，不断搅拌至水被蒸发完全，得到混合物；3）向混合物中加入碳源混合以无水乙醇为介质进行湿法球磨至粒径为100
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200um，干燥，煅烧，自然降温至室温，得到前驱体粉末；4）将前驱体粉末和聚丙烯溶于无水乙醇中，在恒温水浴条件下不断搅拌至无水乙醇溶液挥发后干燥至恒重，煅烧，即得磷酸锰铁锂正极材料。2.如权利要求1所述一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸二氢铵的摩尔比为（0.6
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0.7）：（0.3
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0.4）：（0.5
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0.6）：1。3.如权利要求1所述一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为吐温，且其与第一溶液的料液比为1:10
‑
15。4.如权利要求1所述一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中水浴加热的温度为120
‑
160℃。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雄辉，魏祝英，
申请(专利权)人：永州昊利新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：