【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及磷酸锰铁锂正极材料，尤其涉及一种钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、在过去几十年里，锂离子电池实现了电子设备的便携化，奠定了消费电子、电化学储能和新能源汽车产业的基础。其中磷酸铁锂(lifepo4)因价格低、安全性高、循环稳定性好而备受关注，但其较低的能量密度限制了在储能、新能源电动车上的应用。通过向磷酸铁锂材料掺入适量的锰，合成磷酸锰铁锂(limnxfe1-xpo4)固溶体材料，能够有效提高材料的能量密度，使磷酸锰铁锂成为兼顾高能量密度和高安全性的优异储能材料。
2、然而，磷酸锰铁锂的jahn-teller效应会导致晶体产生形变，电子传输的阻力增大，所以其电子电导率相较于磷酸铁锂更低(约10-13s/cm)，此外磷酸锰铁锂晶格内部较大的阻力使得其离子电导率极低(约10-13s/cm，比磷酸铁锂低3-4个数量级)。为了解决上述问题，行业内主要采取纳米化、表面包覆和离子掺杂这几项举措。
3、其中，表面碳包覆是成本最低、效果最明显的改进方法。碳包覆能通过构建导电网络有效提升材料导电性能和循环性能，还可以有效阻止磷酸锰铁锂颗粒进一步长大以及阻止电解液中hf对其侵蚀作用。但是该方法仍存在离子导电性较差的问题，导致材料充放电循环动力学差。因此，需要开发出一种磷酸锰铁锂与高离子电导率导体复合的方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法，本专利技术
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料，所述钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂材料的结构式为lixmnyfe1-ypo4·zlitao3/c，其中0.95≤x≤1.05，0≤y≤0.8,0＜z≤0.1，c为包覆在磷酸锰铁锂表面的裂解碳。
4、作为本专利技术的一种优选方案，所述裂解碳占钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂材料质量的1-15％。
5、本专利技术还提供了上述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6、1)根据材料结构式中li:mn:fe:p＝x:y:1-y:1的摩尔比将锂源、锰源、铁源、磷源进行球磨混合均匀，得到第一混合物；
7、2)将步骤1)得到的第一混合物烘干，烘干后在惰性气体氛围中煅烧，烧结后得到磷酸锰铁锂烧结前驱体；
8、3)向步骤2)得到的磷酸锰铁锂烧结前驱体加入碳源，根据p:ta＝1:z的摩尔比加入钽酸锂，继续球磨混合均匀，得到第二混合物；
9、4)将步骤3)得到的第二混合物烘干，烘干后在惰性气体氛围中煅烧，烧结后，经过碾磨筛分后得到钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料。
10、作为本专利技术的一种优选方案，步骤1)中，0.95≤x≤1.05，0≤y≤0.8。
11、作为本专利技术的一种优选方案，步骤1)中，锂源包括碳酸锂、醋酸锂或氢氧化锂中的一种或多种；锰源包括碳酸锰、草酸锰或硫酸锰中的一种或多种；铁源包括草酸亚铁、醋酸亚铁或碳酸亚铁中的一种或多种、磷源包括磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的一种或多种。
12、作为本专利技术的一种优选方案，步骤1)中，球磨是在无水乙醇的球磨罐中进行，球磨时间为2-10h。
13、作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，煅烧温度为200-500℃，烧结时间为2-6h。
14、作为本专利技术的一种优选方案，步骤3)中，0＜z≤0.1；球磨是在无水乙醇的球磨罐中进行，球磨时间为2-10h。
15、作为本专利技术的一种优选方案，碳源的加入量为钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料总质量的5-30％；碳源包括葡萄糖、蔗糖或柠檬酸中的一种或多种。
16、作为本专利技术的一种优选方案，步骤4)中，煅烧温度为650-800℃，烧结时间为4-15h。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、1)本专利技术中选择的钽酸锂离子电导率为2×10-8s/cm，远优于磷酸锰铁锂。与铝酸锂、镓酸锂相比，钽酸锂拥有更高的锂离子扩散速率，接近铌酸锂。但是铌酸锂的极化比钽酸锂更大，因此选择钽酸锂为包覆材料。
19、2)本专利技术通过包覆少量的钽酸锂可以弥补磷酸锰铁锂离子电导率低的缺陷。同时，从xrd以及sem图中可看出包覆少量的钽酸锂，不会对磷酸锰铁锂的橄榄石晶体结构和形貌产生影响。
20、3)本专利技术通过在磷酸锰铁锂外层包覆钽酸锂，为锂离子的脱嵌提供快速通道，提高材料的锂离子扩散速率。该方法能够提高正极材料的离子电导率，改善磷酸锰铁锂的克容量、倍率性能以及循环性能。
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1.一种钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂材料的结构式为LixMnyFe1-yPO4·zLiTaO3/C，其中0.95≤x≤1.05，0≤y≤0.8,0＜z≤0.1，C为包覆在磷酸锰铁锂表面的裂解碳。
2.根据权利要求1所述的一种钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述裂解碳占钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂材料质量的1-15％。
3.一种如权利要求1所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，0.95≤x≤1.05，0≤y≤0.8。
5.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，锂源包括碳酸锂、醋酸锂或氢氧化锂中的一种或多种；锰源包括碳酸锰、草酸锰或硫酸锰中的一种或多种；铁源包括草酸亚铁、醋酸亚铁或碳酸亚铁中的一种或多种、磷源包括磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰
7.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，煅烧温度为200-500℃，烧结时间为2-6h。
8.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，0＜z≤0.1；球磨是在无水乙醇的球磨罐中进行，球磨时间为2-10h。
9.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，碳源的加入量为钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料总质量的5-30％；碳源包括葡萄糖、蔗糖或柠檬酸中的一种或多种。
10.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，煅烧温度为650-800℃，烧结时间为4-15h。
...【技术特征摘要】
1.一种钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂材料的结构式为lixmnyfe1-ypo4·zlitao3/c，其中0.95≤x≤1.05，0≤y≤0.8,0＜z≤0.1，c为包覆在磷酸锰铁锂表面的裂解碳。
2.根据权利要求1所述的一种钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述裂解碳占钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂材料质量的1-15％。
3.一种如权利要求1所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，0.95≤x≤1.05，0≤y≤0.8。
5.根据权利要求3所述的钽酸锂包覆的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，锂源包括碳酸锂、醋酸锂或氢氧化锂中的一种或多种；锰源包括碳酸锰、草酸锰或硫酸锰中的一种或多种；铁源包括草酸亚铁、醋酸亚铁或碳酸亚铁中的一种或多种...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘政威，赖美珍，项良顺，谢跃，周井，蔡彦辉，周晴晴，祝宏亮，相佳媛，郭锋，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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