一种磷酸亚锰材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸亚锰材料的制备方法，包括：可溶性磷源，锰源，溶于去离子水中配置成溶液；加入磷源溶液并继续进行搅拌；加入碱性溶液，持续搅拌，调节反应体系pH；将所得浆料在反应釜内进行升温加热；冷却后，进行过滤及洗涤，得到滤饼；滤饼进行干燥处理，得到产品磷酸亚锰材料。通过本发明专利技术的制备方法反应得到的磷酸亚锰具备高比表面积，可作为合成锂电池正极材料如磷酸锰锂或磷酸锰铁锂的锰源，合成的正极材料具备获得较高的克容量，循环性能以及倍率性能，对电化学性能特别是倍率性能，有明显提高。明显提高。明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸亚锰材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，涉及锂离子电池正极材料磷酸亚锰的制备，尤其涉及一种磷酸亚锰材料的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，在具备高能量密度的锂离子电池正极材料磷酸锰铁锂的合成方法中，其使用的锰源按价态，可分为二价锰和三价锰。而在目前使用较多的碳热还原法中，使用的锰源多为三价锰，因此合成过程不可避免存在未被还原的Mn
3+
残留。
[0003]水热法等液相方法中使用的锰源是二价铁，即硫酸亚锰。硫酸亚锰是硫铁矿生产硫酸过程中的副产物，它的价格低廉。因此材料的成本可以较低，更具有市场竞争力。
[0004]而磷酸亚锰是制备磷酸锰铁锂前驱体成份中的一部分，是磷酸锰铁锂材料中的锰源和磷源的来源，在磷酸亚锰的基础上，再加入锂源和磷源及铁源，就很容易合成出磷酸锰铁锂。所以得到稳定质量的磷酸亚锰是合成磷酸锰铁锂的关键步骤。
[0005]公开号为CN106915733A提及的一种磷酸亚锰的合成方法，需要在密闭氮气或其他惰性气体保护的条件下进行合成，反应过程复杂。同时采用了多种脱氧剂，材料成本及环保处理成本均较高。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术本专利技术提供了一种高比表面积的磷酸亚锰的制备方法，可作为锰源在碳热还原法中进行磷酸锰铁锂正极材料的合成。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种磷酸亚锰材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：<br/>[0009]1)分别称取所需可溶性磷源，锰源，在反应釜内溶解于去离子水中，配置成溶液，进行搅拌；
[0010]2)向反应釜中加入磷源溶液并继续进行搅拌；
[0011]3)向反应釜中加入碱性溶液，持续搅拌，调节反应体系pH；
[0012]4)将所得浆料在反应釜内进行升温加热；
[0013]5)待浆料冷却后，转移至压滤机或离心机内，进行过滤及洗涤，得到滤饼；
[0014]6)利用干燥机对步骤5)得到的滤饼进行干燥处理，得到产品磷酸亚锰材料。
[0015]在本专利技术中，本专利技术使用的反应流程简单，反应体系组分均为常规化工原材料，易于规模化生产。反应得到的磷酸亚锰具备高比表面积，在正极材料合成中作为锰源使用时，对电化学性能特别是倍率性能，有明显提高。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，步骤1)中，磷与锰的摩尔比为0.5
‑
2:1，搅拌速度为250
‑
400rpm，搅拌时间为0.5
‑
5h。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，反应釜中溶液的pH控制在0
‑
6。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，步骤3)中，搅拌时间为0.5
‑
5h反应釜中溶液的pH控
制在6.5
‑
10。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，步骤4)中，温度升至40
‑
90℃，保温时间0.5
‑
5h。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，步骤6)中，干燥温度50
‑
150℃，干燥时间为2
‑
12h。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，所述磷源为磷酸，磷酸钠，磷酸氢二铵，磷酸二氢铵，磷酸一铵中的一种或两种以上。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，所述锰源为硫酸锰、乙酸锰、草酸锰，氯化锰中的一种或两种以上。
[0023]作为本专利技术的一种优选方案，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氨水。
[0024]作为本专利技术的一种优选方案，制得的磷酸亚锰的比表面积为5
‑
35m2/g。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]1)本专利技术使用的反应流程简单，反应体系组分均为常规化工原材料，易于规模化生产。
[0027]2)通过本专利技术的制备方法反应得到的磷酸亚锰具备高比表面积，可作为合成锂电池正极材料如磷酸锰锂或磷酸锰铁锂的锰源，合成的正极材料具备获得较高的克容量，循环性能以及倍率性能，对电化学性能特别是倍率性能，有明显提高。
[0028]3)本专利技术的制备方法步骤简单，质量稳定，可合成出纯度高，具有高比表面积的磷酸亚锰。
附图说明
[0029]图1是本专利技术制得的磷酸亚锰的电镜图。
[0030]图2是本专利技术制得的磷酸亚锰的晶相图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术，但下述实施例仅仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0032]实施例1
[0033]本实施例提供了一种磷酸亚锰材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0034]1)取1mol硫酸锰晶体，溶解于1000ml去离子水中，在反应釜内配置成溶液，并向其中滴加0.5mol磷酸，以300rpm/min速率进行高速搅拌，得到pH为1.5的溶液。
[0035]2)向反应釜溶液中缓慢加入0.3mol磷酸钠，得到溶液pH为3.2。
[0036]3)向高速搅拌的溶液中，缓慢滴加氢氧化钠溶液，直至溶液pH调整至8.0。
[0037]4)继续搅拌半小时后，将反应釜内溶液以每分钟5℃的速率加热至80℃，并继续以80℃保温3小时后，自然冷却至常温。
[0038]5)将冷却后的反应釜内浆料转移至离心机内用去离子水进行过滤洗涤，得到滤饼。
[0039]6)将滤饼转移至烘箱内进行干燥，干燥温度110摄氏度，干燥时长10小时。
[0040]经测试，所得产品分子式为Mn3(PO4)2.3H2O，锰元素含量37.91％，比表面积为23.47m2/g，参见图1与图2。
[0041]实施例2
[0042]本实施例提供了一种磷酸亚锰材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0043]1)取1mol乙酸锰晶体，溶解于1000ml去离子水中，在反应釜内配置成溶液，并向其中滴加0.5mol磷酸，以300rpm/min速率进行高速搅拌，得到溶液pH值为1.8。
[0044]2)向反应釜溶液中缓慢加入0.4mol磷酸二氢铵，得到溶液pH为4.3。
[0045]3)向高速搅拌的反应釜溶液中，缓慢滴加氨水溶液，直至溶液pH调整至8.5。
[0046]4)继续搅拌半小时后，将反应釜内溶液以每分钟5℃的速率加热至85℃，并继续以80℃保温2小时后，自然冷却至常温。
[0047]5)将冷却后的反应釜内浆料转移至离心机内用去离子水进行过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸亚锰材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)分别称取所需可溶性磷源，锰源，在反应釜内溶解于去离子水中，配置成溶液，进行搅拌；2)向反应釜中加入磷源溶液并继续进行搅拌；3)向反应釜中加入碱性溶液，持续搅拌，调节反应体系pH；4)将所得浆料在反应釜内进行升温加热；5)待浆料冷却后，转移至压滤机或离心机内，进行过滤及洗涤，得到滤饼；6)利用干燥机对步骤5)得到的滤饼进行干燥处理，得到产品磷酸亚锰材料。2.根据权利要求1所述的一种磷酸亚锰材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，磷与锰的摩尔比为0.5
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2:1，搅拌速度为250
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400rpm，搅拌时间为0.5
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5h。3.根据权利要求1所述的一种磷酸亚锰材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，反应釜中溶液的pH控制在0
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6。4.根据权利要求1所述的一种磷酸亚锰材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，搅拌时间为0.5
‑
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：白少清，沈书敏，苏敏，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，
类型：发明
国别省市：