【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，更具体地，尤其涉及一种磷酸锰铁锂材料的制备方法，磷酸锰铁锂材料，以及该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，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磷酸锰铁锂材料的制备方法、磷酸锰铁锂材料及锂离子电池。通过本专利技术提供的磷酸锰铁锂材料的制备方法，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磷酸锰铁锂材料的制备方法，所述制备方法包括：
3、s10、按照一定比例，将铁源、锰源、
4、s20、按照一定比例，取两组无水磷酸亚锰铁前驱体、锂源、补充磷源、有机碳源、掺杂剂和去离子水混合，进行搅拌分散、第一湿法研磨、喷雾干燥、第二烧结，得到两组磷酸锰铁锂中间体；其中，第一组的有机碳源添加比例低于第二组的有机碳源添加比例，所述第一组的掺杂剂添加比例大于所述第二组的掺杂剂添加比例；
5、s30、按照一定比例，将所述两组磷酸锰铁锂中间体和补充有机碳源、去离子水混合，进行搅拌分散、第二湿法研磨、喷雾干燥、第三烧结、粉碎，得到所述磷酸锰铁锂材料。
6、优选地，所述第一组的有机碳源添加比例满足磷酸锰铁锂中间体碳含量在0.05wt％-0.15wt％，所述第一组的掺杂剂添加比例满足掺杂金属占无水亚锰铁前驱体中铁锰含量的0.5％-1.0％；所述第二组有机碳源添加比例满足磷酸锰铁锂中间体碳含量在0.45wt％-0.55wt％，所述第二组的掺杂剂添加比例满足掺杂金属占无水亚锰铁前驱体中铁锰含量的0-0.5％。
7、优选地，所述步骤s30具体包括：按照一定比例，将所述两组磷酸锰铁锂中间体分别和有机碳源、去离子水混合，进行搅拌分散，分别以第一粒度及第二粒度进行第二湿法研磨，再混合、喷雾干燥、第三烧结、粉碎，得到所述磷酸锰铁锂材料。
8、优选地，所述第一粒度在0.5μm-0.7μm，所述第二粒度在0.2μm-0.4μm。
9、优选地，所述补充有机碳源的添加量根据磷酸锰铁锂中间体的碳含量控制满足目标制备磷酸锰铁锂材料质量比在1.3wt％-1.7wt％。
10、优选地，所述两组磷酸锰铁锂中间体的混合比例在6:4-2:8。
11、优选地，所述无水磷酸亚锰铁前驱体、所述锂源、所述补充磷源的添加量满足：锂与铁锰摩尔比li/(fe+mn)在1.01-1.07，铁锰与磷摩尔比(fe+mn)/p在0.96-0.99；及/或，
12、所述有机碳源包括葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、柠檬酸中的至少一种；及/或
13、所述掺杂剂包括ti、v、nb、mg中至少一种的化合物。
14、优选地，所述第一烧结在空气气氛，烧结温度在500℃-650℃，烧结时间在4h-7h；及/或，
15、所述第一湿法研磨控制粒度在0.3μm-0.5μm；及/或，
16、所述喷雾干燥的进风温度在220℃，出风温度在100℃；及/或，
17、所述第二烧结在氮气气氛，烧结温度在600℃-750℃，烧结时间在4h-8h；及/或，
18、所述第三烧结在氮气气氛，烧结温度在730℃-780℃，烧结时间在8h-10h；及/或，
19、所述粉碎控制粒度d10≥0.3μm，d50在0.5μm-1.1μm，d90≤12μm。
20、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种磷酸锰铁锂材料，所述磷酸锰铁锂材料由上述第一方面所述的制备方法制得。
21、第三方面，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：由上述第二方面所述的磷酸锰铁锂材料制得的电池正极。
22、本专利技术实施例提供的磷酸锰铁锂材料的制备方法，在制备掺杂碳包覆磷酸锰铁锂中间体的烧结过程采用不同碳源添加比例及掺杂剂添加比例，形成不同形貌的碳包覆磷酸锰铁锂中间体，再通过二次碳包覆混合烧结，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：
2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一组的有机碳源添加比例满足磷酸锰铁锂中间体碳含量在0.05wt％-0.15wt％，所述第一组的掺杂剂添加比例满足掺杂金属占无水亚锰铁前驱体中铁锰含量的0.5％-1.0％；所述第二组有机碳源添加比例满足磷酸锰铁锂中间体碳含量在0.45wt％-0.55wt％，所述第二组的掺杂剂添加比例满足掺杂金属占无水亚锰铁前驱体中铁锰含量的0-0.5％。
3.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S30具体包括：按照一定比例，将所述两组磷酸锰铁锂中间体分别和有机碳源、去离子水混合，进行搅拌分散，分别以第一粒度及第二粒度进行第二湿法研磨，再混合、喷雾干燥、第三烧结、粉碎，得到所述磷酸锰铁锂材料。
4.根据权利要求3所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一粒度在0.5μm-0.7μm，所述第二粒度在0.2μm-0.4μm。
5.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于
6.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述两组磷酸锰铁锂中间体的混合比例在6:4-2:8。
7.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述无水磷酸亚锰铁前驱体、所述锂源、所述补充磷源的添加量满足：锂与铁锰摩尔比Li/(Fe+Mn)在1.01-1.07，铁锰与磷摩尔比(Fe+Mn)/P在0.96-0.99；及/或，
8.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一烧结在空气气氛，烧结温度在500℃-650℃，烧结时间在4h-7h；及/或，
9.一种磷酸锰铁锂材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂材料由权利要求1-8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9所述的磷酸锰铁锂材料制得的电池正极。
...【技术特征摘要】
1.一种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：
2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一组的有机碳源添加比例满足磷酸锰铁锂中间体碳含量在0.05wt％-0.15wt％，所述第一组的掺杂剂添加比例满足掺杂金属占无水亚锰铁前驱体中铁锰含量的0.5％-1.0％；所述第二组有机碳源添加比例满足磷酸锰铁锂中间体碳含量在0.45wt％-0.55wt％，所述第二组的掺杂剂添加比例满足掺杂金属占无水亚锰铁前驱体中铁锰含量的0-0.5％。
3.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s30具体包括：按照一定比例，将所述两组磷酸锰铁锂中间体分别和有机碳源、去离子水混合，进行搅拌分散，分别以第一粒度及第二粒度进行第二湿法研磨，再混合、喷雾干燥、第三烧结、粉碎，得到所述磷酸锰铁锂材料。
4.根据权利要求3所述的磷酸锰铁锂材料的制备方法，其特征在于，所述第一粒度在0.5μm-0.7μm，所述第二粒度在0.2μm-0.4μm。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，朱曼玲，程光春，夏亚平，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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