一种磷酸锰铵的制备方法和锂离子电池正极材料技术

本发明专利技术涉及磷酸锰铵晶体技术领域，具体而言，涉及一种磷酸锰铵的制备方法和锂离子电池正极材料。所述磷酸锰铵的制备方法包括如下步骤：将锰源溶液、磷源溶液和铵源溶液混合完成后，进行陈化，然后固液分离，得到磷酸锰铵；任选地，所述混合的原料中还包括pH调节剂和/或抗氧化剂溶液；所述抗氧化剂溶液包括柠檬酸溶液、抗坏血酸溶液、水合肼溶液和双氧水中的至少一种。该制备方法具有反应周期短，生产效率高，成本低以及制得的磷酸锰铵纯度高、收率高等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸锰铵的制备方法和锂离子电池正极材料


[0001]本专利技术涉及磷酸锰铵晶体
，具体而言，涉及一种磷酸锰铵的制备方法和锂离子电池正极材料。

技术介绍

[0002]磷酸锰铵，化学式为NH4MnPO4·
H2O，白色晶体，在水中微溶，不溶于乙醇和铵盐溶液。磷酸锰铵应用广泛，例如可用作肥料、催化剂、阻燃剂、软水剂、发酵剂等。
[0003]但是，常规的制备磷酸锰铵的过程中，存在以下缺点：第一，Mn
2+
易氧化为Mn
3+
、Mn
4+
，从而导致产物不纯，有Mn(OH)2、Mn3(PO4)2·
3H2O生成。第二，常规的制备磷酸锰铵的过程中，反应周期长(约7天)，生产效率低。第三，反应原料中P源过量比例较高，造成资源浪费，成本较高。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种磷酸锰铵的制备方法，所述的制备方法具有反应周期短，生产效率高，成本低以及制得的磷酸锰铵纯度高、收率高等优点。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种锂离子电池正极材料。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种磷酸锰铵的制备方法，包括如下步骤：
[0009]将锰源溶液、磷源溶液和铵源溶液混合完成后，进行陈化，然后固液分离，得到磷酸锰铵(即磷酸锰铵晶体，化学式为NH4MnPO4·
H2O)。
[0010]其中，陈化是指将各种原料混合均匀后，在一定温度下放置一段时间(期间可以搅拌，也可以不搅拌)，以使各种分子间相互作用、使反应更充分，以及使晶体结构通过重构(主要是溶解和再结晶)而更加均匀化、更加稳定化的过程。
[0011]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述混合和/或所述陈化在反应釜中进行。其中，所述混合的方法包括液面下加料、液面上方喷淋方式加入等。
[0012]任选地(可选，可不选)，所述混合的原料中还包括pH调节剂和/或抗氧化剂溶液。
[0013]其中，pH调节剂的作用是调节混合物料的pH值，促进反应的进行，并控制氢离子浓度和电离出的磷酸根浓度，防止生成Mn(OH)2和/或Mn3(PO4)2·
3H2O而导致产品的纯度下降。
[0014]抗氧化剂溶液的作用是防止混合物料中的Mn
2+
氧化为Mn
4+
，而导致产品的纯度下降。
[0015]在本专利技术一些具体的实施方式中，在混合的过程中，可以加入pH调节剂，也可以不加入pH调节剂，可以加入抗氧化剂溶液，也可以不加入抗氧化剂溶液。且pH调节剂和抗氧化剂溶液可以同时加入，也可以不同时加入。是否加入pH调节剂和/或抗氧化剂溶液与所使用的原料及比例以及反应过程中的加料顺序有关。
[0016]例如，当以锰源溶液和磷源溶液的混合液为底液时，仅向所述底液中加入(滴入)
铵源溶液即可，此时可不加入抗氧化剂溶液。
[0017]当同时向反应釜内加入(滴入)锰源溶液、磷源溶液和铵源溶液时，则需要加入pH调节剂和抗氧化剂溶液。其中，抗氧化剂溶液可作为底液，pH调节剂可与锰源溶液、磷源溶液和铵源溶液同时加入底液中。
[0018]当以锰源溶液为底液时，在向底液中加入(滴入)磷源溶液和铵源溶液的过程中还需要加入pH调节剂。而此时抗氧化剂溶液可以与锰源溶液混合后作为底液，也可不加入抗氧化剂溶液。
[0019]当以磷源溶液和铵源溶液为底液时，需要在底液中同时混合(加入)pH调节剂和抗氧化剂溶液。然后再向该混合物料中加入(滴入)锰源溶液。
[0020]所述抗氧化剂溶液包括柠檬酸溶液、抗坏血酸溶液、水合肼溶液和双氧水中的至少一种。
[0021]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述锰源溶液中的锰元素和所述抗氧化剂溶液中的抗氧化剂的摩尔比为6～8：0～0.3。
[0022]本专利技术提供的磷酸锰铵的制备方法为间歇式反应(参与反应的物料一次性投入反应器，反应完毕后产物又一次性卸出)，反应周期短，生产效率高，耗能少，生产成本低。同时，该制备方法容错率高，且间歇生产能针对过程失效的物料及时隔离，减小了过程失效对产线的影响。
[0023]此外，本专利技术通过引入抗氧化剂溶液，能够避免Mn
2+
氧化为Mn
3+
、Mn
4+
，通过加入pH调节剂，避免生成Mn(OH)2和/或Mn3(PO4)2·
3H2O，从而提高了产物的纯度。
[0024]优选地，所述锰源溶液中的锰元素和所述抗氧化剂溶液中的抗氧化剂的摩尔比为6～8：0.1～0.3，包括但不限于6：0.1、6：0.2、6：0.3、7：0.1、7：0.15、7：0.17、7：0.2、7：0.3、8：0.1、8：0.2、8：0.3中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。更优选为7：0.1～0.3。更进一步优选为7：0.15～0.2。
[0025]优选地，在所述混合和/或所述陈化的过程中，混合物料的温度为10～75℃，包括但不限于15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0026]优选地，所述混合的时间为20～120min；包括但不限于25min、30min、35min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0027]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述混合的方法具体包括以下步骤：将至少一种(例如一种、两种、三种或四种)原料加入(滴加)至剩余原料中，即加入(滴加)的时间为20～120min。优选地，所述原料的加入(滴加)速率恒定。
[0028]优选地，所述陈化的时间为5～120min，包括但不限于10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0029]采用上述陈化时间有利于使制得的磷酸锰铵晶体生长更完整，使制得的磷酸锰铵晶体的粒度和形状更均匀。
[0030]本专利技术提供的磷酸锰铵的制备方法，混合的时间与陈化的时间之和为25～240min；与现有技术的生产周期7天相比，显著缩短了反应周期，提高了生产效率。
[0031]优选地，在所述混合完成后，混合物料的pH为5～8，包括但不限于5.2、5.5、5.7、5.9、6.0、6.3、6.5、6.8、7.0、7.2、7.5、7.7、7.9中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0032]由于本申请中的加料顺序可以采用多种，例如将锰源溶液、磷源溶液、铵源溶液、pH调节剂加入至抗氧化剂溶液中；或者，将磷源溶液、铵源溶液、pH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸锰铵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将锰源溶液、磷源溶液和铵源溶液混合完成后，进行陈化，然后固液分离，得到磷酸锰铵；任选地，所述混合的原料中还包括pH调节剂和/或抗氧化剂溶液；所述抗氧化剂溶液包括柠檬酸溶液、抗坏血酸溶液、水合肼溶液和双氧水中的至少一种。2.根据权利要求1所述的磷酸锰铵的制备方法，其特征在于，所述锰源溶液中的锰元素和所述抗氧化剂溶液中的抗氧化剂的摩尔比为6～8：0.1～0.3。3.根据权利要求1所述的磷酸锰铵的制备方法，其特征在于，在所述混合和/或所述陈化的过程中，混合物料的温度为10～75℃。4.根据权利要求1所述的磷酸锰铵的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为20～120min；优选地，所述陈化的时间为5～120min。5.根据权利要求1所述的磷酸锰铵的制备方法，其特征在于，在所述混合完成后，混合物料的pH为5～8。6.根据权利要求1所述的磷酸锰铵的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂包括氨水、氢氧化钠溶液、硫酸和盐酸中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，邓军，张世鑫，黄珊珊，樊万里，
申请(专利权)人：湖北万润新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：