【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，具体涉及一种复合铁源制备磷酸锰铁锂正极材料的方法。
技术介绍
1、锂离子电池的正极材料在锂离子电池中占据核心地位，会直接影响电池的各项性能指标，也是影响其价格的一个重要因素。橄榄石型正极材料磷酸铁锂因具有成本低、热稳定性高、安全性能好等优势被认为是锂离子电池发展较为理想的正极材料，但其在能量密度上还存在一定缺陷。而磷酸锰铁锂与磷酸铁锂相比，不仅继承了磷酸铁锂的低成本、高热稳定性、高安全性等优点，同时也弥补了其能量密度低、低温稳定性较差等缺点，但磷酸锰铁锂材料也存在导电性能差、倍率性能以及循环性能较差等问题，严重限制了其克容量发挥。
2、为了提高磷酸锰铁锂材料的性能，制备高压实密度的磷酸锰铁锂正极材料是关键技术之一。传统的制备高压实密度正极材料的方法多采用磷酸铁原料的大小颗粒搭配，在产业化中会存在大颗粒磷酸铁较易研磨成小颗粒磷酸铁，不易制成高压实密度磷酸铁锂且克容量不高、产品一致性较差的问题。现有技术还有通过颗粒球形化、多次烧结等技术手段提高材料压实密度，但是存在球形颗粒易破碎，颗粒内部无法与导电剂、粘结剂充分接触，工艺复杂，生产效率低等问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题之一，本专利技术提供了一种使用复合铁源制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，通过使用两种铁磷比不同的磷酸铁材料作为铁源，在保证磷酸锰铁锂正极材料的能量密度的前提下，大幅提高了材料的压实密度，有效改善锂离子电池性能。
2、第一方面，本专利技术提供一种磷
3、其中，所述第一铁源和第二铁源各自独立地选自铁磷比不同的磷酸铁材料。
4、在一些实施方式中，所述第一铁源包括铁磷比小于0.97的磷酸铁材料，所述第二铁源包括铁磷比大于0.97的磷酸铁材料。
5、在一些优选实施方式中，所述第一铁源包括铁磷比为0.955～0.968的磷酸铁材料，所述第二铁源包括铁磷比为0.972～0.990的磷酸铁材料。
6、在一些实施方式中，所述第一铁源与第二磷源的质量比为(5.0-9.0)：(1.0-5.0)，例如可以是5：5、6：4、7：3、7.5：2.5、8：2、8.5：1.5、9：1等，优选(6.0-8.5)：(1.5-4.0)，更优选(7.0-8.5)：(1.5-3)。
7、在一些实施方式中，所述浆料中，锰元素、铁元素、磷元素和锂元素摩尔比为(0.5～0.8)：(0.2～0.5)：(1～1.1)：(1～1.08)。
8、在一些实施方式中，所述碳源的用量占理论合成磷酸锰铁锂正极材料总质量的5-20％。
9、在一些实施方式中，所述锰源包括碳酸锰、草酸锰、乙酸亚锰、二氧化锰、氢氧化锰、硫酸锰、四氧化三锰中的至少一种。
10、在一些实施方式中，所述磷源磷酸铁和包括磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸中的至少一种。
11、在一些实施方式中，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、草酸锂、醋酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂中的至少一种。
12、在一些实施方式中，所述碳源包括石墨、碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、超导炭黑、葡萄糖、淀粉、草酸、沥青、聚乙二醇、蔗糖、柠檬酸中的至少一种。
13、在一些实施方式中，所述浆料通过如下方法制备：将所述锰源、第一铁源、第二铁源、磷源、锂源与溶剂混合研磨，得到混合物；将碳源与所述混合物混合并进行研磨，得到所述浆料；优选地，所述溶剂为去离子水。
14、在一些实施方式中，所述研磨为湿法球磨。优选地，研磨至一次粒子粒径为100nm～800nm。
15、在一些实施方式中，所述干燥为喷雾干燥，优选地，所述喷雾干燥时，喷雾塔进风口温度为270-300℃，出风口温度为75-120℃。
16、在一些实施方式中，所述烧结的温度为400-900℃，例如400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或它们之间的任意值。在一些实施方式中，所述烧结的时间为5-10小时。优选地，所述烧结在保护性气体中进行。本专利技术所述保护性气体包括但不限于氩气、氦气、氮气等。
17、第二方面，本专利技术提供一种磷酸锰铁锂正极材料，所述磷酸锰铁锂正极材料通过本专利技术第一方面所述的制备方法得到。
18、在一些实施方式中，所述磷酸锰铁锂正极材料的压实密度为2.13～2.32g/cm3。
19、第三方面，本专利技术提供一种电池正极片，其包括本专利技术第一方面所述的制备方法得到的磷酸锰铁锂正极材料。
20、本专利技术的磷酸锰铁锂正极材料可以作为锂离子电池正极材料，具有优异的压实密度、良好的导电性和电池容量。
21、第四方面，本专利技术提供一种锂离子电池，其包括本专利技术第一方面所述的制备方法得到的磷酸锰铁锂正极材料。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、现有技术中，通常使用单一铁磷比的磷酸铁(例如铁磷比0.97的磷酸铁)作为铁源制备磷酸锰铁锂正极材料，本申请通过使用两种不同铁磷比的磷酸铁作为复合铁源，制备得到的磷酸锰铁锂晶体，相同高温下生长速度不一样，这样高温烧结后形成大小颗粒相间的状态，在保证磷酸锰铁锂正极材料容量的前提下，大大提高材料的压实密度。本专利技术的工艺简单，原料廉价易得，生产成本低，适用于工业化生产。
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1.一种复合铁源制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，包括：将含有锰源、第一铁源、第二铁源、磷源和锂源的浆料与碳源混合后进行研磨，并经干燥和烧结得到所述磷酸锰铁锂正极材料；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一铁源包括铁磷比小于0.97的磷酸铁材料，所述第二铁源包括铁磷比大于0.97的磷酸铁材料；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一铁源与第二磷源的质量比为(5.0-9.0)：(1.0-5.0)，优选为(6.0-8.5)：(1.5-4.0)，更优选为(7.5-8.5)：(1.5-2.5)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述含有锰源、第一铁源、第二铁源、磷源和锂源的浆料中，锰元素、铁元素、磷元素和锂元素的摩尔比为(0.5～0.8)：(0.2～0.5)：(1～1.1)：(1～1.08)；和/或，
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述锰源包括碳酸锰、草酸锰、乙酸亚锰、二氧化锰、氢氧化锰、硫酸锰、四氧化三锰中的至少一种；和/或，
6.根据权利要求1-5任一项所述
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述研磨为湿法球磨，优选研磨至一次粒子粒径为100nm～800nm；
8.如权利要求1-7任一项所述的方法制备的磷酸锰铁锂正极材料；
9.一种电池正极片，其包括权利要求8所述的磷酸锰铁锂正极材料。
10.一种锂离子电池，其包括权利要求9所述的正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种复合铁源制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，包括：将含有锰源、第一铁源、第二铁源、磷源和锂源的浆料与碳源混合后进行研磨，并经干燥和烧结得到所述磷酸锰铁锂正极材料；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一铁源包括铁磷比小于0.97的磷酸铁材料，所述第二铁源包括铁磷比大于0.97的磷酸铁材料；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一铁源与第二磷源的质量比为(5.0-9.0)：(1.0-5.0)，优选为(6.0-8.5)：(1.5-4.0)，更优选为(7.5-8.5)：(1.5-2.5)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述含有锰源、第一铁源、第二铁源、磷源和锂源的浆料中，锰元素、铁元素、磷元素和锂元素的摩尔比为(0.5～0.8)：(0.2～...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，王保峰，李晓春，陈立冬，杨年霞，
申请(专利权)人：欧赛新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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