一种高导通超离子导体复合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导通超离子导体复合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，属于锂离子电池领域，制备方法将超离子导体陶瓷固体电解质

【技术实现步骤摘要】
一种高导通超离子导体复合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地，涉及一种超离子导体陶瓷电解质复合磷酸锰铁锂的制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]锂离子电池
(LIBs)
因高能量密度
、
高工作电压
、
长循环寿命及污染小等优点，已广泛应用于便携式消费类电池
、
新能源汽车动力电池和大型储能电池等领域，是市场中普遍使用的二次锂电池
。
但目前，储能行业和新能源动力电池行业对电池的能量密度的要求越来越高，同时，锂离子电池中最广泛使用的磷酸铁锂正极电池已达到理论容量，无法再对其进行改性提高，限制了其进一步的使用
。
而磷酸锰铁锂电池由于其理论比能量比传统的磷酸铁锂电池高
20
％，被视为可以取代磷酸铁锂电池地位的新能源材料电池
。
磷酸锰铁锂电池相对传统的磷酸铁锂电池，拥有更高的电压平台，从而拥有更高的理论比能量
。
但同时，磷酸锰铁锂电池由于锰离子的引入，产生了电导率差的缺点，同时其姜泰勒效应明显，导致其循环稳定性差
。
是磷酸锰铁锂正极不得不面对的两大难题
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种超离子导体固态电解质复合磷酸锰铁锂正极材料的方法，其目的在于使用超离子导体复合磷酸锰铁锂正极可以改善磷酸锰铁锂电导率，增强其稳定性，从而规避磷酸锰铁锂的缺点
。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了以下技术方案：
[0005]一种制备超离子导体陶瓷电解质复合磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006](S1)
将锂源，锰源，铁源，磷源以及碳源球磨混合，；
[0007](S2)
将球磨混合的原料进行干燥，烧成；
[0008](S3)
超离子导体陶瓷电解质的粉料可以在
(S1)
的球磨混合的过程中添加，也可以在
(S2)
烧成后添加混合后进行二次烧成；
[0009](S4)
在
(S3)
加入超离子导体陶瓷电解质煅烧后，得到超离子导体陶瓷电解质复合磷酸锰铁锂的正极材料
。
[0010]2、
优选地，在步骤
(S1)
中，所述锂源为磷酸二氢锂，磷酸锂，碳酸锂，草酸锂；锰源为四氧化三锰，三氧化二锰，二氧化锰，铁源为磷酸铁，草酸铁，铁单质，磷源为磷酸二氢锂，磷酸二氢铵，磷酸氢二铵，碳源为柠檬酸，葡萄糖，蔗糖，
β
环糊精等
。
[0011]3、
优选地，在步骤
(S1)
中，所述锂源，锰源，铁源，磷源的化学计量比为
Li1～
1.1
Mn
x
Fe1‑
x
PO4,0≤x
＜
1。
[0012]4、
优选地，在步骤
(S3)
中，所添加的超离子导体陶瓷电解可为
Nasicon
型
LATP
；石榴石型
LLZO
和钙钛矿型
LLTO
等无机陶瓷电解质及其掺杂衍生类无机陶瓷电解质
。
本案具体实施例优选
Nasicon
型
LATP
无机陶瓷电解质
。
[0013]5、
优选地，在步骤
(S3)
中，所添加的超离子导体陶瓷电解质在最终成品中占比1％～
20
％
。
[0014]6、
优选地，步骤
(S4)
中，所述煅烧温度为
500℃
～
1000℃。
煅烧时间在
5h
～
12h
之间
。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0016]1、
本专利技术通过将超离子导体陶瓷固体电解质引入磷酸锰铁锂正极材料，增加了磷酸锰铁锂的电导率，从而增加了磷酸锰铁锂正极材料的容量
。
[0017]2、
本专利技术将超离子导体陶瓷固体电解质引入磷酸锰铁锂正极材料，抑制了锰离子的姜泰勒效应，从而增加了磷酸锰铁锂正极材料的循环稳定性
。。
附图说明
[0018]图1是本专利技术较佳实施例中一种
LATP
复合磷酸锰铁锂的制备方法流程示意图；
[0019]图2是示范性显示了复合磷酸锰铁锂粉末的扫描电镜图；
[0020]图3是
LATP
复合磷酸锰铁锂的性能图
。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合
。
[0022]请参阅图1，本专利技术提供了一种超离子导体陶瓷电解质复合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，所述制备方法包括：将锂源，锰源，铁源，磷源以及碳源球磨混合煅烧，在球磨或煅烧后加入超离子导体陶瓷固体电解质粉末，将超离子导体陶瓷固体电解质粉末烧结到磷酸锰铁锂晶格中
。
本实施方式所提供的制备方法主要包括以下步骤：
[0023]步骤一，将锂源，锰源，铁源，磷源以及碳源球磨混合，化学计量比为
Li1～
1.1
Mn
x
Fe1‑
x
PO4,0≤x
＜1，得到磷酸锰铁锂前驱体
。
[0024]步骤二，将超离子导体陶瓷固体电解质粉末在球磨混合过程中加入，再将混合物隔绝空气加热煅烧，煅烧温度为
500℃
～
1000℃
，时间为
5h
～
12h
，得到超离子导体陶瓷固体电解质复合磷酸锰铁锂材料；或将磷酸锰铁锂前驱体直接加热煅烧，煅烧温度与前面相同，得到磷酸锰铁锂后，再加入超离子导体陶瓷固体电解质粉末，混合均匀后进行二次煅烧，得到超离子导体陶瓷固体电解质复合磷酸锰铁锂正极材料
。
[0025]实施例1[0026]请参阅图1为工艺流程图
、
图2为施例五制备的复合型磷酸锰铁锂
SEM
图片
、
图3为施例五制备的磷酸锰铁锂电化学性能
。
[0027]该实施例的工艺操作步骤如下：
[0028](1)
称量
2.4675g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高导通超离子导体复合磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)
将锂源，锰源，铁源，磷源以及碳源球磨混合，；
(S2)
将球磨混合的原料进行干燥，烧成；
(S3)
超离子导体陶瓷电解质的粉料可以在
(S1)
的球磨混合的过程中添加，也可以在
(S2)
烧成后添加混合后进行二次烧成；
(S4)
在
(S3)
加入超离子导体陶瓷电解质煅烧后，得到超离子导体陶瓷电解质复合磷酸锰铁锂正极材料
。2.
如权利要求1所述的一种超离子导体陶瓷电解质复合磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，步骤
(S1)
中，所述锂源为磷酸二氢锂，磷酸锂，碳酸锂，草酸锂；锰源为四氧化三锰，三氧化二锰，二氧化锰，铁源为磷酸铁，草酸铁，铁单质，磷源为磷酸二氢锂，磷酸二氢铵，磷酸氢二铵，碳源为柠檬酸，葡萄糖，蔗糖，
β
环糊精等
。3.
如权利要求2所述的一种超离子导体陶瓷电解质复合磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，步骤
(S1)
中，所述锂源，锰源，铁源，磷源的化学计量比为

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文，王靖宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：