【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池材料，具体涉及一种磷酸铁锰锂复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，磷酸铁锂材料得到了大力发展，能量密度已接近上限。而磷酸铁锰锂结构与磷酸铁锂相同，均为橄榄石结构。在能量密度方面，磷酸锰铁锂材料比磷酸铁锂材料高出15-20％，电压平台也明显高于磷酸铁锂。在锂离子电池正极材料中，通过综合性能评估，磷酸锰铁锂材料被认为是理想的锂离子正极材料。
2、但是，纳米级磷酸铁锰锂材料的比表面积较大，在材料制程过程容易吸水，导致材料在合浆过程出现凝胶、果冻状，对电池制程过程造成影响，同时造成电池容量保持率低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种磷酸铁锰锂复合材料及其制备方法，所述复合材料具有较低的吸水率，合浆后具有良好的流动性，可提升电池容量保持率；同时还具有良好的对电解液的浸润性，从而提高电池的性能。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种磷酸铁锰锂复合材料，包括如下组成：碳掺杂的磷酸铁锰锂材料和包覆在所述磷酸铁锰锂材料表面的含碳和萜类化合物的包覆层。
4、所述磷酸铁锰锂材料中，化学计量比li：fe：mn：p＝(1.01-1.02)：(0.2-0.5)：(0.5-0.8)：1，优选为1.01：0.5：0.5：1。
5、所述碳的质量为所述磷酸铁锰锂复合材料质量的1.5-2.5％。
6、所述萜类化合物的质量为所述磷酸铁锰锂复合材料质量的0.
7、第二方面，本专利技术提供所述磷酸铁锰锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
8、s1、将锂源、铁源、锰源、磷源与碳源a混合，煅烧，得到前驱体；
9、s2、对萜类天然产物进行提取，得到含有萜类化合物的提取液；
10、s3、将所述前驱体和碳源b加入所述提取液中混合，烧结，得到所述的磷酸铁锰锂复合材料。
11、步骤s1中，所述碳源a为淀粉、葡萄糖和聚乙烯醇中的一种或多种。
12、步骤s1中，所述混合的过程包括：将所述锂源、铁源、锰源、磷源的混合物砂磨至d50粒度0.9-1.2μm，加入所述碳源a，继续砂磨；所述碳源a的加入量为所述锂源、铁源、锰源及磷源总质量的2-10％，优选为8％。所述砂磨的粒度为600-800nm，优选为800nm。
13、步骤s1中，所述煅烧的条件为：保护气为氮气或氩气，温度为600-900℃，优选为850℃，时间为8-12h，优选为10h。
14、步骤s1中，所述锂源为碳酸锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂和氢氧化锂中的一种或多种。所述铁源为三氧化二铁、磷酸铁、草酸亚铁和磷酸锰铁中的一种或多种。所述锰源为磷酸锰铁、碳酸锰和四氧化三锰中的一种或多种。所述磷源为磷酸二氢锂、磷酸二氢铵、磷酸铁和磷酸锰铁中的一种或多种。
15、步骤s2中，所述含萜类化合物的天然产物为芡实壳、海藻和海绵中的一种或多种。
16、步骤s2中，所所述提取使用的溶剂为乙醇、甲醇、二氯甲烷和丙酮中的一种或多种；所述溶剂的用量为所述天然产物体积的5-10倍。
17、步骤s2中，所述提取的条件为：温度为40-60℃，优选为40℃，超声浸泡的功率为80-150w，时间为30-60min，优选为30min，提取次数为2-4次。
18、步骤s3中，所述碳源b为炭黑和/或碳纳米管。所述碳源b与所述前驱体的质量比为(0.03-0.08)：1，优选为0.04:1。
19、步骤s3中，所述前驱体与所述提取液的质量比为(0.3-0.5)：1，优选0.5:1。
20、步骤s3中，所述混合的过程包括：将混合物进行球磨；所述球磨的条件为：转速为300-400rpm，优选为320rpm，时间为60-200min，优选为80min。
21、步骤s3中，所述烧结的条件为：保护气为氮气或氩气，温度为150-300℃，优选为200℃，时间为4-8h，优选为8h。
22、步骤s3中，在所述烧结前还包括烘干；所述烘干的条件为：空气氛围，温度为80-120℃，优选为100℃，时间为1-4h，优选为2h。
23、第三方面，本专利技术进一步提供一种锂离子电池，包括正极和负极；所述正极的材料为上述磷酸铁锰锂复合材料。
24、本专利技术取得的有益效果如下：
25、本专利技术将萜类天然产物提取物与磷酸铁锰锂预烧材料混合，通过低温烧结使萜类化合物材料包覆lmfp材料，包覆后可显著提高lmfp材料的疏水性，降低材料的吸水率，改善合浆后的流动性，提升电池循环以及倍率性能；同时萜类化合物材料还能与电解液更好接触，从而提高材料对电解液的浸润性，进而提高电池的性能。
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1.一种磷酸铁锰锂复合材料，包括如下组成：碳掺杂的磷酸铁锰锂材料和包覆在所述磷酸铁锰锂材料表面的含碳和萜类化合物的包覆层。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锰锂复合材料，其特征在于：所述磷酸铁锰锂材料中，化学计量比Li：Fe：Mn：P＝(1.01-1.02)：(0.2-0.5)：(0.5-0.8)：1。
3.根据权利要求1或2所述的磷酸铁锰锂复合材料，其特征在于：所述碳的质量为所述磷酸铁锰锂复合材料质量的1.5-2.5％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的磷酸铁锰锂复合材料，其特征在于：所述萜类化合物的质量为所述磷酸铁锰锂复合材料质量的0.3-1％。
5.权利要求1-4任一项所述的磷酸铁锰锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的磷酸铁锰锂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述碳源A为淀粉、葡萄糖和聚乙烯醇中的一种或多种；
7.根据权利要求5或6所述的磷酸铁锰锂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述含萜类化合物的天然产物为芡实壳、海藻和海绵中的一种或多种；
9.根据权利要求5-8任一项所述的磷酸铁锰锂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述碳源B为炭黑和/或碳纳米管；
10.一种锂离子电池，包括正极和负极；所述正极的材料为权利要求1-4任一项所述的磷酸铁锰锂复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锰锂复合材料，包括如下组成：碳掺杂的磷酸铁锰锂材料和包覆在所述磷酸铁锰锂材料表面的含碳和萜类化合物的包覆层。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锰锂复合材料，其特征在于：所述磷酸铁锰锂材料中，化学计量比li：fe：mn：p＝(1.01-1.02)：(0.2-0.5)：(0.5-0.8)：1。
3.根据权利要求1或2所述的磷酸铁锰锂复合材料，其特征在于：所述碳的质量为所述磷酸铁锰锂复合材料质量的1.5-2.5％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的磷酸铁锰锂复合材料，其特征在于：所述萜类化合物的质量为所述磷酸铁锰锂复合材料质量的0.3-1％。
5.权利要求1-4任一项所述的磷酸铁锰锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的磷酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：张路遥，张蒙蒙，汪伟伟，陈霞，刘兴亮，
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：
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