磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法、电极材料、电极及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法、一种电极材料、一种电极和一种锂离子电池。磷酸锰铁锂正极材料的表达式为Li

【技术实现步骤摘要】
磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法、电极材料、电极及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法、一种电极材料、一种电极和一种锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为高效的能量存储和转换器件，是新型清洁能源得以广泛应用必不可少的载体。随着锂离子电池技术的不断进步，储能电源、电动汽车等领域也逐步实现了产业的突破和升级。同时，对锂离子电池能量密度、安全性能、循环寿命和制造成本都提出了更高的要求。橄榄石结构磷酸铁锂正极材料凭借高安全性能和成本优势，近年来得到持续关注，装机量在在动力电池领域已经接近三元材料。
[0003]磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂的升级产品，继承了橄榄石结构正极材料低成本、高安全性的优点。其理论容量170mAh/g，与磷酸铁锂相同，由于Mn
2+
/Mn
3+
放电平台高达4.1V，相比于磷酸铁锂，其能量密度可提升10％
‑
20％。因此，磷酸锰铁锂正极材料受到了越来越广泛的关注。然而，不同于磷酸铁锂的制备工艺，随Mn/F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，其特征在于，所述磷酸锰铁锂正极材料的表达式为Li
i
Mn1‑
x
‑
y
‑
z
Fe
x
M
y
M
′
z
PO4/C，式中，0.09≤x≤0.59，0≤y≤0.04，0≤z≤0.04，0.9＜i≤1.2；M选自Mg、Cu、Co、Ni、Zn、V和Ti中的至少一种；M
′
选自Mg、Ca、Sr、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Y、Mo、Nb、B、Al、W、La和Sm中的至少一种；其中，所述磷酸锰铁锂正极材料的颗粒的任意位置处，满足Δw＝∣w'
‑
w∣/w
×
100％＜5％，其中，w'为任意位置处Mn/Fe摩尔比，w为正极材料中Mn/Fe比值的平均值。2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其中，所述磷酸锰铁锂正极材料的表达式中，0.09≤x≤0.59，0.01≤y≤0.04，0.01≤z≤0.04，1≤i≤1.2；优选地，所述磷酸锰铁锂正极材料的表达式中，0.19≤x≤0.39，0.01≤y≤0.02，0.01≤z≤0.02，1≤i≤1.1；优选地，所述磷酸锰铁锂正极材料的表达式中，M和M
′
不同；优选地，所述磷酸锰铁锂正极材料的表达式中，M选自Mg和/或Cu；M
′
选自Ti、Nb和B中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其中，基于所述磷酸锰铁锂正极材料的总重量，所述磷酸锰铁锂正极材料中碳元素的含量为0.5
‑
5wt％，优选为1
‑
3wt％，更优选为1.8
‑
2.5wt％。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的磷酸锰铁锂正极材料，其中，所述磷酸锰铁锂正极材料具有由一次颗粒形成的二次球颗粒结构；优选地，所述二次球颗粒的平均粒度为2
‑
15μm，优选为4
‑
9μm；所述磷酸锰铁锂正极材料的一次颗粒的平均粒度为5
‑
300nm，优选为40
‑
120nm；优选地，所述磷酸锰铁锂正极材料具有正交晶系的晶体结构。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的磷酸锰铁锂正极材料，其中，所述磷酸锰铁锂正极材料的一次颗粒满足：p/p0×
100％＞50％，其中，p为所述磷酸锰铁锂正极材料的一次颗粒的粒度满足(D
m
±
0.2D
m
)nm的颗粒数，D
m
为所述磷酸锰铁锂正极材料的一次颗粒的平均粒度，p0为所述磷酸锰铁锂正极材料的一次颗粒的颗粒总数；优选地，所述磷酸锰铁锂正极材料的比表面积为S0，经2T压力后比表面积为S1，其中，(S1‑
S0)/S0×
100％≤10％，优选为(S1‑
S0)/S0×
100％≤5％。6.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)提供表达式为(Mn1‑
α
‑
β
Fe
α
M
β
)OOH的磷酸锰铁锂前驱体，式中，0.09≤α≤0.59，0≤β≤0.04；M选自Mg、Cu、Co、Ni、Zn、V和Ti中的至少一种；(2)在溶剂存在下，将所述磷酸锰铁锂前驱体、磷源、锂源、M
′
源和碳源进行混合均质，得到第一浆料；(3)将所述第一浆料进行研磨，得到的研磨后浆料进行喷雾干燥，得到喷雾干燥料；(4)在第一非氧化气氛中，将所述喷雾干燥料进行烧结，得到磷酸锰铁锂正极材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述磷酸锰铁锂前驱体的表达式中，0.09≤α≤0.59，0.01≤β≤0.04；优选地，0.19≤α≤0.39，0.01≤β≤0.02；优选地，所述磷酸锰铁锂前驱体的表达式中，M选自Mg和/或Cu；优选地，所述磷酸锰铁锂前驱体的一次颗粒的平均粒度为10
‑
500nm，优选为50
‑
200nm；所述磷酸锰铁锂前驱体的比表面积为10
‑
50m2/g，优选为20
‑
40m2/g；
优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁策，田鑫民，战鹏，刘亚飞，陈彦彬，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：