制备磷酸盐材料的方法、制备的磷酸盐材料及其应用技术

本发明专利技术提供制备磷酸盐材料的方法、制备的磷酸盐材料及其应用，包括以下步骤：将第一磷酸盐体系和第二磷酸盐体系混合后干燥，得到磷酸盐材料前驱物；将所述磷酸盐材料前驱物在保护性气体氛围下进行烧焙，得到所述磷酸盐材料；其中，所述第一磷酸盐体系包括Li3PO4和第一溶剂，所述Li3PO4与所述第一溶剂不相溶；所述第二磷酸盐体系包括黑金属磷酸盐和第二溶剂，所述黑金属磷酸盐包括Mn3(PO4)2和/或Fe3(PO4)2，所述第二溶剂与所述黑金属磷酸盐不相溶。本发明专利技术不仅能实现离子含量的精准复配，确保产物一致性，且在作为正极层材料使用时，其克容量和循环容量保持率明显提升。克容量和循环容量保持率明显提升。克容量和循环容量保持率明显提升。

【技术实现步骤摘要】
制备磷酸盐材料的方法、制备的磷酸盐材料及其应用


[0001]本专利技术属于电池材料领域，具体涉及一种制备磷酸盐材料的方法、制备的磷酸盐材料及其应用。

技术介绍

[0002]近些年来，锂
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二价黑金属系复合正极材料因具有原材料来源广泛、价格便宜、热稳定性优、循环性能好、安全无毒等优点而备受关注，被认为是理想的新一代锂离子电池材料，尤其是锂
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二价铁锰系复合正极材料的电子导电率低及扩散系数小，电池性能佳。
[0003]现有的锂铁电池材料多采用固相法生产，将锂源、二价黑金属源、磷源进行球磨混合，但是存在研磨不充分问题，锂源、二价黑金属源、磷源无法混合均匀，从而影响锂铁电池的电池性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种制备磷酸盐材料的方法、制备的磷酸盐材料及其应用，旨在提供一种实现均一混合锂
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二价黑金属系复合正极材料的方法，以此提升电池性能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供一种制备磷酸盐材料的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1:将第一磷酸盐体系和第二磷酸盐体系混合后干燥，得到磷酸盐材料前驱物；
[0007]步骤S2:将所述磷酸盐材料前驱物在保护性气体氛围下进行烧焙，得到所述磷酸盐材料；
[0008]其中，所述第一磷酸盐体系包括Li3PO4和第一溶剂，所述Li3PO4与所述第一溶剂不相溶；所述第二磷酸盐体系包括黑金属磷酸盐和第二溶剂，所述黑金属磷酸盐包括Mn3(PO4)2和/或Fe3(PO4)2，所述第二溶剂与所述黑金属磷酸盐不相溶。
[0009]可选地，所述干燥为喷雾干燥，且所述干燥的温度为230℃～280℃；和/或，
[0010]所述保护性气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种；和/或，
[0011]所述Li3PO4的粒径不超过15微米；和/或，
[0012]所述黑金属磷酸盐的粒径不超过15微米；和/或，
[0013]所述第一磷酸盐体系和第二磷酸盐体系混合包括将所述第一磷酸体系、所述第二磷酸体系与混合溶液混合，其中，所述混合溶液不与Li3PO4相溶且所述混合溶液不与所述黑金属磷酸盐相溶。
[0014]可选地，所述第一磷酸盐体系的制备包括以下步骤：
[0015]将所述第一溶剂、锂源和第一磷源混合后，形成碱性的第一溶液体系；
[0016]使所述第一溶液体系进行沉淀反应。
[0017]可选地，所述锂源包括氢氧化锂、乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂、草酸锂中的至少一种；和/或，
[0018]所述第一溶剂包括水、甲醇、乙醇中的至少一种；和/或，
[0019]所述第一磷源包括磷酸、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸钾中的至少一种；和/或，
[0020]所述锂源中的锂元素和所述第一磷源中磷元素的摩尔比为1：(0.35～0.45)；和/或，
[0021]所述使所述第一溶液体系进行沉淀反应的步骤后还包括进行过滤，收集含有部分所述第一溶剂的沉淀物即为所述第一磷酸盐体系。
[0022]可选地，所述第二磷酸盐体系的制备包括以下步骤：
[0023]将所述第二溶剂、可溶性金属离子盐与第二磷源混合后，形成酸性的第二溶液体系，其中，所述可溶性金属离子盐包括可溶性的二价铁盐和/或可溶性的二价锰盐；
[0024]使所述第二溶液体系进行沉淀反应。
[0025]可选地，所述可溶性的二价铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁、草酸亚铁中的至少一种；和/或，
[0026]所述第二溶剂包括水、甲醇、乙醇中的至少一种；和/或，
[0027]所述第二磷源包括磷酸、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸钾中的至少一种；和/或，
[0028]所述可溶性金属离子盐中的金属离子与所述第二磷源中的P元素的摩尔比为1：(0.6～0.8)；
[0029]所述使所述第二溶液体系进行沉淀反应的步骤后还包括：进行过滤，收集含有部分所述第二溶剂的沉淀物即为所述第二磷酸盐体系。
[0030]可选地，所述步骤S2包括：
[0031]在所述保护性气体氛围下，将前驱体粉末加热至300℃～400℃，保温3h～5h，再加热到500～750℃，烧结5～10h。
[0032]本专利技术还提供一种制备磷酸盐材料的方法，包括以下步骤：
[0033]步骤S1:将LiOH溶液、磷酸盐体系和碳源溶液混合后干燥，得到磷酸盐材料前驱物，所述磷酸盐体系包括黑金属磷酸盐和溶剂，所述溶剂与所述黑金属磷酸盐不相溶，所述LiOH溶液中的溶剂与所述黑金属磷酸盐不相溶，其中，所述黑金属磷酸盐包括FePO4；
[0034]步骤S2:将所述磷酸盐材料前驱物在保护性气体氛围下进行烧焙，得到所述磷酸盐材料。
[0035]可选地，所述LiOH溶液中的锂元素、所述磷酸盐体系中的黑金属元素与所述碳源溶液中的碳元素的摩尔比为(1～1.05)：1：(0.05～0.25)；和/或，
[0036]所述黑金属磷酸盐还包括Mn3(PO4)2。
[0037]此外，本专利技术还提供一种电池正极，包括上述制备磷酸盐材料的方法制备的磷酸盐材料。
[0038]与现有技术相比，本专利技术一方面通过将含有不相容溶剂的Li3PO4的第一磷酸盐体系，以及含有不相容溶剂的Fe3(PO4)2、Mn3(PO4)2的第二磷酸盐体系混合后，进行烧焙，不仅能实现离子含量的精准复配，确保产物一致性，且在作为正极层材料使用时，其克容量和循环容量保持率明显提升；通过在第一磷酸盐体系和第二磷酸盐体系保留一定的溶剂，可以实现均一混合，以此提升电化学性质；另一方面将LiOH溶液、含有不相容溶剂的FePO4以及碳源混合后，进行烧焙，不仅能尽可能实现离子含量的精准复配，确保产物一致性，而且采用三价铁源进行制备，在烧焙过程中采用碳源还原，可以脱离保护性气体进行制备，降低了
操作上的难度。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0040]图1为本专利技术一实施例的制备流程图；
[0041]图2为本专利技术又一实施例的制备流程图。
[0042]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0044]需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备磷酸盐材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:将第一磷酸盐体系和第二磷酸盐体系混合后干燥，得到磷酸盐材料前驱物；步骤S2:将所述磷酸盐材料前驱物在保护性气体氛围下进行烧焙，得到所述磷酸盐材料；其中，所述第一磷酸盐体系包括Li3PO4和第一溶剂，所述Li3PO4与所述第一溶剂不相溶；所述第二磷酸盐体系包括黑金属磷酸盐和第二溶剂，所述黑金属磷酸盐包括Mn3(PO4)2和/或Fe3(PO4)2，所述第二溶剂与所述黑金属磷酸盐不相溶。2.如权利要求1所述的制备磷酸盐材料的方法，其特征在于，所述干燥为喷雾干燥，且所述干燥的温度为230℃～280℃；和/或，所述保护性气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种；和/或，所述Li3PO4的粒径不超过15微米；和/或，所述黑金属磷酸盐的粒径不超过15微米；和/或，所述第一磷酸盐体系和第二磷酸盐体系混合包括将所述第一磷酸体系、所述第二磷酸体系与混合溶液混合，其中，所述混合溶液不与Li3PO4相溶且所述混合溶液不与所述黑金属磷酸盐相溶。3.如权利要求1所述的制备磷酸盐材料的方法，其特征在于，所述第一磷酸盐体系的制备包括以下步骤：将所述第一溶剂、锂源和第一磷源混合后，形成碱性的第一溶液体系；使所述第一溶液体系进行沉淀反应。4.如权利要求3所述的制备磷酸盐材料的方法，其特征在于，所述锂源包括氢氧化锂、乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂、草酸锂中的至少一种；和/或，所述第一溶剂包括水、甲醇、乙醇中的至少一种；和/或，所述第一磷源包括磷酸、磷酸二氢铵、磷酸钠、磷酸钾中的至少一种；和/或，所述锂源中的锂元素和所述第一磷源中磷元素的摩尔比为1：(0.35～0.45)；和/或，所述使所述第一溶液体系进行沉淀反应的步骤后还包括进行过滤，收集含有部分所述第一溶剂的沉淀物即为所述第一磷酸盐体系。5.如权利要求1所述的制备磷酸盐材料的方法，其特征在于，所述第二磷酸盐体系的制备包括以下步骤：将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈壁，
申请(专利权)人：深圳鼎格新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：