包覆改性磷酸锰铁锂材料制造技术

本发明专利技术提供了一种包覆改性磷酸锰铁锂材料

【技术实现步骤摘要】
包覆改性磷酸锰铁锂材料、其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池正极材料
，具体而言，涉及一种包覆改性磷酸锰铁锂材料
、
其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着工业化
、
信息化的迅速推进，能源短缺的问题被逐渐放大
。
深化绿色发展，降低石化能源比重，推动能源结构转型成了时代发展的重点
。
[0003]汽车产业是国内经济支柱产业，已逐步由燃油向电动化转型
。
而锂电作为新型能源的代表，已成为新能源车的第一动力选择
。
当今市场主流的锂电池主要为三元锂离子电池和磷酸铁锂电池，而磷酸铁锂电池更是以高温性能好
、
绿色经济安全
、
循环性能稳定等优点，稳步提升在国内的市场份额
。
截止
2020
年
12
月，我国动力电池累计销售达
65.9GWh
，同比下降
12.9
％
。
其中磷酸铁锂电池累计销量达到
30.8GWh
，占比
46
％，同比累计增长
49.2
％
。
而三元电池销售占比
54
％，同比下降
34.4
％
。
[0004]与其他种类电池相比，含钴电池成本高昂，低钴高镍电池存在较大安全隐患，磷酸铁锂电池依靠绿色经济安全的优势被广泛运用r/>。
但是，磷酸铁锂材料
3.4V
的工作电压，难以满足高能量密度的需求
。
因此，与磷酸铁锂相同结构的磷酸锰铁锂材料因其高电压平台而引起了研究人员的关注
。
值得注意的是磷酸锰铁锂材料的铁锰比是影响材料性能的一项关键因素，研究表明，
LiMn
x
Fe1‑
x
PO4材料在
x>0.8
时存在一定的内部障碍，并不适合作为高比容量正极材料，这种内部阻碍是由于大量
Jahn
‑
Teller
效应的产生造成的
。
而当
0.6≤x≤0.8
时，较少的
Jahn
‑
Teller
效应使其更适合作为高比容量正极材料
。
[0005]但目前的磷酸锰铁锂材料，比如
LiMn
0.8
Fe
0.2
PO4、LiMn
0.7
Fe
0.3
PO4、LiMn
0.6
Fe
0.4
PO4。
的比容量的导电率仍然难以满足需求，如何提高磷酸锰铁锂材料的上述性能的研究至关重要
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种包覆改性磷酸锰铁锂材料
、
其制备方法和应用，以解决现有技术中正极材料比容量和导电率偏低的问题
。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种包覆改性磷酸锰铁锂材料，包括磷酸锰铁锂基体
、
包覆层，包覆层包括多孔炭和
RuSe2。
[0008]进一步地，磷酸锰铁锂基体为
LiMn
0.6
Fe
0.4
‑
x
Re
x
PO4/C
，其中，
x
的取值范围为0～
0.3
；
[0009]和
/
或，多孔炭为多孔生物质炭，优选多孔生物质炭的来源为柚子皮
、
橙子皮和橘子皮中的任意一种或者多种；
[0010]优选的，多孔炭与磷酸锰铁锂基体的质量比为
0.01
％～5％
:1。
[0011]进一步地，
RuSe2的质量为磷酸锰铁锂基体质量的
0.01
％～5％
。
[0012]根据本申请的另一个方面，提供了一种包覆改性磷酸锰铁锂材料的制备方法，该
制备方法包括：步骤
S1
，将金属盐
、
磷源
、
碳源和水混合，进行研磨，得到前驱体浆料，金属盐包括锂盐
、
铁盐和锰盐；步骤
S2
，将前驱体浆料进行干燥，第一烧结，得到磷酸锰铁锂基体；步骤
S3
，将磷酸锰铁锂基体和
RuSe2、
多孔炭混合，进行第二烧结，得到包覆改性磷酸锰铁锂材料
。
[0013]进一步地，碳源包括淀粉
、
葡萄糖
、
蔗糖和聚乙二醇中的任意一种或者多种，优选的，碳源为金属盐
、
磷源和碳源总质量的5％～
10
％；
[0014]和
/
或，锂盐包括碳酸锂和醋酸锂中的任意一种或者多种；
[0015]和
/
或，铁盐包括醋酸铁和磷酸铁中的任意一种或者多种；
[0016]和
/
或，锰盐包括醋酸锰和碳酸锰中的任意一种或者多种；
[0017]和
/
或，磷源包括磷酸二氢锂和磷酸二氢氨中的任意一种或者多种；
[0018]优选的，金属盐还包括铼盐，进一步优选，铼盐为高铼酸铵
、
高铼酸钾和高铼酸钠中的任意一种或者多种；
[0019]优选的，金属盐与磷源的摩尔比为
1:1
；
[0020]优选的，金属盐中锂盐
、
铁盐
、
锰盐和铼盐的摩尔比为
1:0.4
‑
x:0.6:x
，
x
的取值范围为0～
0.3。
[0021]进一步地，步骤
S1
中，研磨的时间为2～
10h
，优选前驱体浆料中固体的粒度
D50
为
500
～
700nm
；
[0022]和
/
或，步骤
S2
中，干燥为喷雾干燥，优选的，喷雾干燥的进风口温度为
260
～
300℃
，出风口温度为
110
～
160℃
；
[0023]和
/
或，步骤
S2
中，第一烧结在惰性气氛中进行，优选的，第一烧结的温度为
500
～
700℃
，时间为2～
5h。
[0024]进一步地，
RuSe2的质量为磷酸锰铁锂基体质量的
0.01
％～5％；
[0025]优选的，
RuSe2通过以下方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种包覆改性磷酸锰铁锂材料，包括磷酸锰铁锂基体
、
包覆层，其特征在于，所述包覆层包括多孔炭和
RuSe2。2.
根据权利要求1所述的包覆改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂基体为
LiMn
0.6
Fe
0.4
‑
x
Re
x
PO4/C
，其中，
x
的取值范围为0～
0.3
；和
/
或，所述多孔炭为多孔生物质炭，优选所述多孔生物质炭的来源为柚子皮
、
橙子皮和橘子皮中的任意一种或者多种；优选的，所述多孔炭与所述磷酸锰铁锂基体的质量比为
0.01
％～5％
:1。3.
根据权利要求1所述的包覆改性磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述
RuSe2的质量为所述磷酸锰铁锂基体质量的
0.01
％～5％
。4.
一种包覆改性磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤
S1
，将金属盐
、
磷源
、
碳源和水混合，进行研磨，得到前驱体浆料，所述金属盐包括锂盐
、
铁盐和锰盐；步骤
S2
，将所述前驱体浆料进行干燥，第一烧结，得到磷酸锰铁锂基体；步骤
S3
，将所述磷酸锰铁锂基体和
RuSe2、
多孔炭混合，进行第二烧结，得到包覆改性磷酸锰铁锂材料
。5.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括淀粉
、
葡萄糖
、
蔗糖和聚乙二醇中的任意一种或者多种，优选的，所述碳源为所述金属盐
、
磷源和碳源总质量的5％～
10
％；和
/
或，所述锂盐包括碳酸锂和醋酸锂中的任意一种或者多种；和
/
或，所述铁盐包括醋酸铁和磷酸铁中的任意一种或者多种；和
/
或，所述锰盐包括醋酸锰和碳酸锰中的任意一种或者多种；和
/
或，所述磷源包括磷酸二氢锂和磷酸二氢氨中的任意一种或者多种；优选的，所述金属盐还包括铼盐，进一步优选，所述铼盐为高铼酸铵
、
高铼酸钾和高铼酸钠中的任意一种或者多种；优选的，所述金属盐与磷源的摩尔比为
1:1
；优选的，所述金属盐中所述锂盐
、
铁盐
、
锰盐和铼盐的摩尔比为
1:0.4
‑
x:0.6:x
，
x
的取值范围为0～
0.3。6.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，所述研磨的时间为2～
10h
，优选所述前驱体浆料中固体的粒度
D50
为
500
～
700nm<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，汪伟伟，刘兴亮，贾雪莹，赵亚君，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：