【技术实现步骤摘要】
一种球形磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法
[0001]本专利技术属于锂离子电池
,具体涉及一种球形磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
[0002] 磷酸铁锂基于安全性好、循环寿命长、成本低等优势,已经在电动汽车中得到大规模应用,但磷酸铁锂材料自身的能量密度限制了其在长续航里程汽车中应用。在磷酸铁锂中引入锰离子,可将工作电压从3.4 V提升至4.1 V,提升能量密度15%
‑
20%,有望在长续航汽车中应用。锰的引入,材料颗粒不易长大,限制了高压实密度磷酸锰铁锂材料的开发;另外,锰基材料和电解液之间的副反应加剧,锰的溶出恶化电芯的寿命。因而,要实现磷酸锰铁锂材料在高能量密度电芯中的规模应用,需要对材料稳定性、压实密度等方面进行技术提升。
[0003] 比亚迪股份有限公司在专利CN114256448 A 中提出,通过设置包裹层包裹磷酸锰铁锂内核,有效改善了磷酸锰铁锂复合材料中锰溶出现象的发生,包裹层至少包括一层阻隔材料层和一层磷酸锰铁锂层,包覆层中的磷酸锰铁锂层材质LiMn
y
Fe1‑
y
PO4中Mn含量小于内核中Mn含量,阻隔材料层材质为金属氧化物、偏磷酸盐和焦磷酸盐,该复合材料有效改善了锰溶出,保证了磷酸锰铁锂材料的结构稳定性和电化学稳定性。
[0004] 贵州大龙汇成新材料有限公司在专利CN114725340 A中提出全梯度结构的磷酸铁锰锂正极材料,包括磷酸锰铁锂内核以及包覆于内核表面的薄磷酸铁锂包覆层;内核沿中心到内核表层的方向上,锰 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种球形磷酸锰铁锂正极材料,其特征在于:该正极材料为球形颗粒,化学式为LiMn
x
Fe1‑
x
PO4/C,x≥0.60,所述球形颗粒的颗粒结构是由骨架颗粒、填充颗粒和碳纳米管构成的复合结构,所述填充颗粒附着在骨架颗粒表面并填充在骨架颗粒之间,所述碳纳米管以网络形式分布在球形颗粒内部。2.根据权利要求1所述的球形磷酸锰铁锂正极材料,其特征在于:所述球形颗粒的尺寸在10
‑
30μm;所述骨架颗粒占整个球形颗粒的质量百分比≥60%;所述填充颗粒占整个球形颗粒的质量百分比<40%。3.根据权利要求1所述的球形磷酸锰铁锂正极材料,其特征在于:所述碳纳米管的用量占整个球形颗粒的质量百分比0.1
‑
1.0%;所述碳纳米管的平均长度为10
‑
100 μm。4.根据权利要求1或2所述的球形磷酸锰铁锂正极材料,其特征在于:所述骨架颗粒为高锰磷酸锰铁锂/碳;所述骨架颗粒一次颗粒平均粒径>200 nm。5.根据权利要求1或2 所述的球形磷酸锰铁锂正极材料,其特征在于:所述填充颗粒为低锰磷酸锰铁锂/碳,所述填充颗粒一次颗粒平均粒径≤100 nm。6.一种制备如根据权利要求1
‑
3任一项所述球形磷酸锰铁锂正极材料的方法,其特征在于:具体制备步骤如下:1)骨架颗粒的制备将第一锂源、第一有机碳源和锰铁前驱体原材料混合,在氮气保护气氛中进行第一次烧结,制备得到骨架颗粒;2)填充颗粒前驱体浆料的制备将填充颗粒原材料的锰源、铁源、磷源和第二锂源混合,纳米化研磨后,得到填充颗粒前驱体浆料;3)球形磷酸锰铁锂正极材料的制备将步骤1)制得的骨架颗粒、步骤2)制得的填充颗粒前驱体浆料,以及第二有机碳源和碳纳米管混合,进行喷雾干燥,在氮气保护气氛中进行第二次烧结,制备得到所述球形磷酸锰铁锂正极材料。7.根据权利要求6所述球形磷酸锰铁锂正极材料的制备方法,其特征在于:所述第一锂源和第二锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂或磷酸氢二锂中的一种;所述锰铁前驱体原材料选自磷酸锰铁、磷酸铁、磷酸锰、草酸锰铁、磷酸锰铵、磷酸铁铵、磷酸氢二铵中的一种或几种;所述锰源选自磷酸锰、磷酸锰铁、磷酸锰铵、草酸锰、碳酸锰或草酸锰铁中的一种;所述铁源选自磷酸铁、磷酸锰铁、磷酸铁铵、草酸铁或草酸锰铁中的一种;所述磷源选自磷酸二氢铵、磷酸锂或磷酸二氢锂中的一种;所述第一有机碳源和第二有机碳源选自葡萄糖、蔗糖、环糊精、淀粉或聚乙二醇中的一种。8.根据权利要求6所述球形磷酸锰铁锂正极材料的制备方法,其特征在于:步骤1)中所述骨架颗粒按摩尔比Li/(Mn+Fe)≤0.95,Mn/(Mn+Fe)>0.60;步骤2)中所述填充颗粒原材料按摩尔比Li/(Mn+Fe)>1,Mn/Fe<1;步骤1)中所述的第...
【专利技术属性】
技术研发人员:成富圈,
申请(专利权)人:苏州博雅致远新能源科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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