一种磷酸锰铁锂复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种磷酸锰铁锂复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术第一方面提供一种磷酸锰铁锂复合材料，其包括磷酸锰铁锂和包覆在磷酸锰铁锂表面的碳包覆层；磷酸锰铁锂复合材料的拉曼光谱中，1560cm<supgt;‑1</supgt;～1600cm<supgt;‑1</supgt;的范围内的最大峰强度为G、1310cm<supgt;‑1</supgt;～1350cm<supgt;‑1</supgt;的范围内的最大峰强度为D，G/D不低于1.0；磷酸锰铁锂复合材料采用流化床反应器制备得到。本发明专利技术提供的磷酸锰铁锂复合材料具有较好的电子电导率，有助于提高电池的放电性能；同时，采用流化床反应器进行磷酸锰铁锂复合材料的制备，也有助于实现复合材料的连续制备，提高制备效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磷酸锰铁锂复合材料及其制备方法和应用，涉及电池。

技术介绍

1、目前，电池的正极活性材料主要包括钴酸锂(lco)、三元材料(ncm)和磷酸铁锂(lfp)。随着电池行业的持续快速发展，对电池续航能力的要求越来越高，对新材料的研发也受到了广泛关注。lfp因其较高的安全性逐步成为电动汽车或储能电池的主要正极活性材料，但对于lfp电池而言，其能量密度的开发几乎达到了其极限，性能提升的空间不大。磷酸锰铁锂(lmfp)的晶体结构与lfp相似，也具备化学性质稳定、安全性能优异等特点，同时lmfp中掺杂的锰元素可提高材料的充电电压，将充电电压由lfp的3.4v提升至4.1v，使得lmfp电池的理论能量密度提升了15～20％，进一步扩大续航里程。

2、lmfp自身导电性不佳，需要对其进行碳包覆来改善其电子电导率。目前通常使用有机碳源与lmfp进行混合后裂解来实现包覆过程，或者也可以使用静态cvd来实现碳包覆。然而，碳包覆层的包覆质量还有很大的提升空间；同时，上述方法也无法实现材料的连续制备。

技术实现思路

1、本专利技术提供一种磷酸锰铁锂复合材料及其制备方法，用于提高磷酸锰铁锂表面碳包覆层的包覆质量，提高复合材料的电子电导率，提高电池的放电性能；同时，解决目前制备方法无法实现连续化制备的缺陷。

2、本专利技术还提供一种包括上述磷酸锰铁锂复合材料的电池。

3、本专利技术第一方面提供一种磷酸锰铁锂复合材料，包括磷酸锰铁锂和包覆在所述磷酸锰铁锂表面的碳包覆层；

4、所述磷酸锰铁锂复合材料的拉曼光谱中，1560cm-1～1600cm-1的范围内的最大峰强度为g，1310cm-1～1350cm-1的范围内的最大峰强度为d，g/d不低于1.0；

5、所述磷酸锰铁锂复合材料采用流化床反应器制备得到。

6、如上所述的磷酸锰铁锂复合材料，所述磷酸锰铁锂复合材料的d50为0.8～1.5μm，(d90-d10)/d50为6～18。

7、如上所述的磷酸锰铁锂复合材料，所述磷酸锰铁锂的化学组成为limn1-xfexpo4，0.3≤x≤0.6。

8、如上所述的磷酸锰铁锂复合材料，所述碳包覆层的厚度为0.5～5nm。

9、如上所述的磷酸锰铁锂复合材料，所述磷酸锰铁锂复合材料采用流化床反应器制备得到，具体包括：

10、在还原气氛下，对气态碳源进行裂解，并将裂解后的气态碳源与流化态的磷酸锰铁锂接触，以在所述磷酸锰铁锂表面形成碳包覆层，得到所述磷酸锰铁锂复合材料。

11、本专利技术第二方面提供上述任一所述的磷酸锰铁锂复合材料的制备方法，采用流化床反应器对磷酸锰铁锂进行碳层包覆，具体包括：

12、在还原气氛下，对气态碳源进行裂解，并将裂解后的气态碳源与流化态的磷酸锰铁锂接触，以在所述磷酸锰铁锂表面形成碳包覆层，得到所述磷酸锰铁锂复合材料。

13、如上所述的制备方法，所述流化床反应器包括气体裂解区、反应区和分离区；

14、所述气体裂解区的入口用于输入包括气态碳源的混合气体，所述气体裂解区的出口与所述反应区的入口连通，所述反应区内装载有所述磷酸锰铁锂，所述反应区的出口与所述分离区的入口连通，所述分离区用于气固分离，得到所述磷酸锰铁锂复合材料；

15、所述气体裂解区和反应区的总长度为1～2m；

16、所述气体裂解区和反应区的内径为0.1～0.2m。

17、如上所述的制备方法，所述混合气体包括气态碳源、氢气和保护气体；

18、所述气态碳源的体积分数为5％～30％。

19、如上所述的制备方法，在所述反应区内，固体物料的保留时间为5～10min。

20、本专利技术第三方面提供一种电池，包括上述任一所述的磷酸锰铁锂复合材料或者上述任一所述的制备方法制备得到的磷酸锰铁锂复合材料。

21、本专利技术提供的磷酸锰铁锂复合材料包括磷酸锰铁锂和包覆在磷酸锰铁锂表面的碳包覆层，且该复合材料的g/d不低于1.0，表明碳包覆层的石墨化程度较高，有助于提高复合材料的电子电导率，进而提高包括该复合材料的电池的放电性能；同时，采用流化床反应器进行磷酸锰铁锂复合材料的制备，也有助于实现复合材料的连续制备，提高制备效率。

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【技术保护点】

1.一种磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，包括磷酸锰铁锂和包覆在所述磷酸锰铁锂表面的碳包覆层；

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂复合材料的D50为0.8～1.5μm，(D90-D10)/D50为6～18。

3.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂的化学组成为LiMn1-xFexPO4，0.3≤x≤0.6。

4.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度为0.5～5nm。

5.根据权利要求1～4任一项所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂复合材料采用流化床反应器制备得到，具体包括：

6.一种权利要求1～5任一项所述的磷酸锰铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，采用流化床反应器对磷酸锰铁锂进行碳层包覆，具体包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述流化床反应器包括气体裂解区、反应区和分离区；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合气体包括气态碳源、氢气和保护气体；</p>

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，在所述反应区内，固体物料的保留时间为5～10min。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的磷酸锰铁锂复合材料或者权利要求6～9任一项所述的制备方法制备得到的磷酸锰铁锂复合材料。

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【技术特征摘要】

1.一种磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，包括磷酸锰铁锂和包覆在所述磷酸锰铁锂表面的碳包覆层；

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂复合材料的d50为0.8～1.5μm，(d90-d10)/d50为6～18。

3.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂的化学组成为limn1-xfexpo4，0.3≤x≤0.6。

4.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度为0.5～5nm。

5.根据权利要求1～4任一项所述的磷酸锰铁锂复合材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂复合材料采用流化床反应器制备得到，具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晨，冯明燕，孔德香，苑永，李积刚，
申请(专利权)人：天津容百斯科兰德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：