【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，更具体地，尤其涉及一种碳包覆磷酸锰铁锂材料，制备方法，以及该碳包覆磷酸锰铁锂材料的应用。
技术介绍
1、作为当前综合性能最优异的二次电池代表，锂离子电池的商业化最早可以追溯至20世纪90年代，经过多年的研究，碳包覆磷酸锰铁锂材料成为目前锂离子电池领域中性能较好的一种技术路线。
2、常规的磷酸锰铁锂及其前驱体的制备方法包括高温固相法、溶胶凝胶法和共沉淀法等，采用常规单一的制备方法，制得的前驱体或碳包覆磷酸锰铁锂材料压实密度较低，导致应用于正极材料及相应的电池的电化学比容量较低，不能满足高性能应用需求。
3、目前已知的采用前驱体二级配方式制备碳包覆磷酸锰铁锂材料的方案，然而该方案新增了研磨工艺制备不同粒径颗粒前驱体，工艺复杂度提高，并且材料的元素均匀度不能保证，实际上仍然不能实际获得满足高性能要求的碳包覆磷酸锰铁锂材料。
技术实现思路
1、鉴于以上内容，本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出了一种碳包覆磷酸锰铁锂材料，制备方法及锂离子电池。通过本专利技术提供的碳包覆磷酸锰铁锂材料及其制备方法，得到具有稳定级配结构，高均匀磷酸锰铁锂元素分布及金属掺杂，以及致密均匀的碳包覆层，能够优选提高材料电化学性能。同时，该碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法工艺流程简单，适于大规模工业生产中应用。
2、为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种碳包覆磷酸锰铁锂材料，所述碳包覆磷酸锰铁锂材料的组成为：life1-x-y
3、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，用于制备第一方面所述的遴选锰铁锂材料，所述制备方法包括：
4、s10、按照一定比例，将铁源、锰源、磷酸和去离子水混合溶解，液相共沉淀法制备磷酸亚锰铁前驱体，对磷酸亚锰铁前驱体分别置于惰性气氛下第一烧结，去除结晶水，得到无水磷酸亚锰铁前驱体；
5、s20、按照一定比例，取两组无水磷酸亚锰铁前驱体、磷酸锂、碳源、掺杂剂和去离子水混合，进行搅拌分散、湿法研磨、喷雾干燥、第二烧结，得到两组碳包覆磷酸锰铁锂中间体；其中，第一组在第一温度烧结，第二组在第二温度烧结，所述第一温度与所述第二温度不相同；
6、s30、按照一定比例，将所述两组碳包覆磷酸锰铁锂中间体、碳源、掺杂剂和去离子水混合，进行搅拌分散、湿法研磨、喷雾干燥、第三烧结，得到所述碳包覆磷酸锰铁锂材料。
7、优选地，所述第一温度在400℃-500℃，所述第二温度在670℃-760℃，烧结时间在4h-6h。
8、优选地，所述锰源包括硫酸锰、氯化锰、草酸锰、醋酸锰中的至少一种；及/或，
9、所述铁源包括硫酸亚铁、氯化亚铁、草酸亚铁、醋酸亚铁中的至少一种。
10、优选地，所述磷酸亚锰铁前驱体的铁锰与磷摩尔比(fe+mn)/p在1.45-1.465，锂与铁锰摩尔比li/(fe+mn)在1.02-1.05。
11、优选地，所述碳源包括葡萄糖、聚乙二醇、柠檬酸、改性石墨中的至少一种，所述碳源的加入量占目标制备碳包覆磷酸锰铁锂材料质量比在1.5wt％-2.0wt％；及/或，
12、所述掺杂剂包括mg、v、zr、nb、in、al、co和ni中至少一种的化合物。
13、优选地，所述两组碳包覆磷酸锰铁锂中间体的混合比例为(1-9):(9-1)。
14、优选地，所述湿法研磨控制粒径d50在0.3μm-0.6μm；及/或，
15、所述喷雾干燥的进风温度在220℃-280℃，出风温度在90℃-110℃；及/或，
16、所述第三烧结的烧结温度在700℃-800℃，烧结时间在6h-12h。
17、第三方面，本专利技术实施例还提供了一种碳包覆磷酸锰铁锂材料，所述碳包覆磷酸锰铁锂材料由上述第二方面所述的制备方法制得。
18、第四方面，本专利技术实施例还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：由上述第一方面或第三方面所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料制得的电池正极。
19、本专利技术实施例提供的碳包覆磷酸锰铁锂材料及其制备方法，在制备掺杂碳包覆碳包覆磷酸锰铁锂中间体的烧结过程采用不同烧结温度，形成不同形貌的碳包覆磷酸锰铁锂中间体，再通过掺杂碳包覆烧结，使得不同形貌的碳包覆磷酸锰铁锂中间体产生级配，并进一步形成致密均匀碳包覆层，不同的碳包覆磷酸锰铁锂中间体级配结合紧实，实现高压实密度，从而获得优良的电化学性能；将碳包覆磷酸锰铁锂材料作为正极材料进一步制得的锂离子电池，也能够获得优良性能。同时，该制备方法的工艺流程简洁、设备需求低，适于大规模工业生产中应用。
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1.一种碳包覆磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述碳包覆磷酸锰铁锂材料的组成为：LiFe1-x-yMnxMyPO4@C，其中，M包括Mg、V、Zr、Nb、In、Al、Co和Ni中的至少一种，0.5≤x≤0.8，0<y≤0.02，C为包覆碳。
2.一种碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
3.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度在400℃-500℃，所述第二温度在670℃-760℃，烧结时间在4h-6h。
4.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述锰源包括硫酸锰、氯化锰、草酸锰、醋酸锰中的至少一种；及/或，
5.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸亚锰铁前驱体的铁锰与磷摩尔比(Fe+Mn)/P在1.45-1.465，锂与铁锰摩尔比Li/(Fe+Mn)在1.02-1.05。
6.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述碳源包括葡萄糖、聚乙二醇、柠檬酸、改性石墨中的至
7.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述两组碳包覆磷酸锰铁锂中间体的混合比例为(1-9):(9-1)。
8.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述湿法研磨控制粒径D50在0.3μm-0.6μm；及/或，
9.一种碳包覆磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述碳包覆磷酸锰铁锂材料由权利要求2-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：由权利要求1或9所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料制得的电池正极。
...【技术特征摘要】
1.一种碳包覆磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述碳包覆磷酸锰铁锂材料的组成为：life1-x-ymnxmypo4@c，其中，m包括mg、v、zr、nb、in、al、co和ni中的至少一种，0.5≤x≤0.8，0<y≤0.02，c为包覆碳。
2.一种碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
3.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度在400℃-500℃，所述第二温度在670℃-760℃，烧结时间在4h-6h。
4.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述锰源包括硫酸锰、氯化锰、草酸锰、醋酸锰中的至少一种；及/或，
5.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸亚锰铁前驱体的铁锰与磷摩尔比(fe+mn)/p在1.45-1.465，锂与铁锰摩尔...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，夏亚平，程光春，朱曼玲，王凯，何中林，何健豪，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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