【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池领域，涉及一种碳包覆磷酸锰铁锂及其制备方法与用途。
技术介绍
1、为了取代化石燃料和缓解环境问题，锂离子电池，尤其是其在混合动力和电动汽车上的应用与发展引起了学术界和工业界的广泛关注。
2、正极材料是影响锂离子电池性能的重要部分，在众多的正极材料中，因具有价格低廉、环境友好及高理论比容量(170mah/g)等众多优点，磷酸锰铁锂(lmfp)的研究热度在近期不断地增长，特别是该材料的放电电压在4.1v，与相同的橄榄石结构的磷酸铁锂材料相比，具有更理想的电压平台，具有较高的理论比能量697wh/kg(高于磷酸铁锂595wh/kg比能量约20％)，且能适应流行电解液，使其成为备受关注的正极材料。
3、但是，由于磷酸锰铁锂材料具有的橄榄石结构的特性，导致了材料较低的电子和离子电导率，从而表现出较差的导电性和较差的倍率特性，阻碍了该材料在实际生产生活中的应用。同时，该材料在充放电过程中锰离子会溶出并沉积在负极表面，进而破坏sei膜，使得sei膜不断再生修复，消耗大量活性锂，容易造成容量损失。
4、碳包覆是一种有效增强磷酸锰铁锂电子电导率、促进锂离子迁移、改善锰溶出并提升稳定性的重要手段。通常，其以直接采用碳源与磷酸锰提锂材料进行烧结的形式得到碳包覆材料，但这种方式往往会产生一些问题而影响碳包覆材料的性能，例如包覆不均匀、颗粒生长过大、结晶性差等。为解决上述问题，现有技术中采用多次加入碳源并烧结的方式，但是这种多次碳包覆方式的均匀性提高效果有限，对颗粒生长的限制也较低，并且材料的致密性难
5、因此，为了要实现磷酸锰铁锂正极材料推向商业化的大批量生产和应用，有必要对碳包覆手段加以优化，以在综合考虑下逐步构建高纯度、结晶良好、粒径小、致密度高的磷酸锰铁锂产品。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种碳包覆磷酸锰铁锂及其制备方法与用途，所述该制备方法利用pmma对磷酸锰铁锂的碳包覆的过程进行优化，通过多次加入碳源和pmma烧结得到多次碳包覆的磷酸锰铁锂；pmma有利于抑制初生颗粒的生长，并使材料产生大量纳米孔隙，大幅度提升包覆均匀性；所述制备方法可以制备出纯度高且结晶优异的lmfp材料。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种碳包覆磷酸锰铁锂的制备方法，所述制备方法包括：
4、将磷酸锰铁锂原料、碳源及pmma混合，进行烧结，得到烧结料；
5、将所得烧结料与碳源及pmma进行再混合及再烧结，重复所述再混合及所述再烧结的过程，得到碳包覆磷酸锰铁锂。
6、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
7、作为本专利技术优选的技术方案，所述制备方法中，混合所述碳源及pmma并进行烧结的过程共计三次。
8、优选地，后一次烧结的温度大于前一次烧结的温度。
9、优选地，第一次烧结的温度为200～230℃。
10、优选地，最后一次烧结的温度为600～650℃。
11、优选地，后一次烧结的时间大于前一次烧结的时间。
12、优选地，第一次烧结的时间为3～5h。
13、优选地，所述烧结及所述再烧结的升温速率为2～10℃/min。
14、优选地，所述烧结及所述再烧结均在保护气体的气氛下进行。
15、作为本专利技术优选的技术方案，所述碳源第一次的用量为磷酸锰铁锂原料的总质量的1％～15％；所述碳源与烧结料再混合时的用量为烧结料的质量的1％～15％。
16、优选地，所述碳源每一次的用量保持相同。
17、作为本专利技术优选的技术方案，所述pmma每一次的用量为所述磷酸锰铁锂原料的总质量的30％～70％。
18、优选地，所述pmma每一次的用量保持相同。
19、作为本专利技术优选的技术方案，所述混合及所述再混合的方法包括研磨和/或搅拌。
20、优选地，所述研磨包括球磨。
21、优选地，所述球磨使用溶剂，所述溶剂包括丙酮、乙醇或乙二醇中的至少一种。
22、优选地，所述溶剂在球磨的过程中挥发去除。
23、优选地，所述球磨的研磨介质包括氧化锆介质和/或玛瑙介质。
24、优选地，所述球磨的转速为400～600r/min，时间为8～14h。
25、作为本专利技术优选的技术方案，所述磷酸锰铁锂原料包括锂源、锰源、铁源和磷源。
26、优选地，按照形成的磷酸锰铁锂的化学式为liamnbfecpo4控制锂源、锰源、铁源及磷源的用量，其中，a＝0.4～1.1，b＝0.5～0.9，c＝0.2～0.5，且b+c＝1。
27、作为本专利技术优选的技术方案，所述锂源包括氢氧化锂和/或碳酸锂。
28、优选地，所述锰源包括草酸锰和/或碳酸锰。
29、优选地，所述铁源包括硫酸亚铁和/或草酸亚铁。
30、优选地，所述磷源包括磷、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的至少一种。
31、优选地，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖或麦芽糖中的至少一种。
32、作为本专利技术优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
33、将锂源、锰源、铁源、磷源、碳源及pmma混合，控制锂、锰、铁及磷酸根的摩尔比为(0.4～1.0):(0.5～0.9):(0.2～0.5):1，控制碳源的用量为锂源、锰源、铁源及磷源的总质量的1％～15％，控制pmma的用量为所述锂源、锰源、铁源及磷源的总质量的30％～70％，将混合物溶解于溶剂丙酮中，使用氧化锆介质，在转速为400～600r/min下进行球磨8～14h，待溶剂挥发去除后，使用玛瑙砂浆进行研磨，得到研磨料，然后在体积分数为5％的氢气与氮气的混合气氛下，以2～10℃/min升温至200～230℃进行第一烧结3～5h，得到第一烧结料；
34、将第一烧结料再次与碳源及pmma混合，控制碳源及pmma的用量不变，保持升温速率及混合气氛不变，于400～450℃进行第二烧结4～6h，得到第二烧结料；
35、将第二烧结料再次与碳源及pmma混合，控制碳源及pmma的用量不变，于600～650℃进行第三烧结10～15h，得到碳包覆磷酸锰铁锂。
36、第二方面，本专利技术提供了一种碳包覆磷酸锰铁锂，根据第一方面所述的制备方法得到，所述碳包覆磷酸锰铁锂包括磷酸锰铁锂和包覆在所述磷酸锰铁锂表面的碳材料。
37、优选地，所述碳包覆磷酸锰铁锂的平均粒径大小为100～200nm。
38、第三方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池含有第二方面所述的碳包覆磷酸锰铁锂。
39、与现有技术相比，本专利技术至少包括如下有益效果：
40、本专利技术提供的所述该制备方法利用pmma对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳包覆磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法中，混合所述碳源及PMMA并进行烧结的过程共计三次；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碳源第一次的用量为磷酸锰铁锂原料的总质量的1％～15％；所述碳源与烧结料再混合时的用量为烧结料的质量的1％～15％；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述PMMA每一次的用量为所述磷酸锰铁锂原料的总质量的30％～70％；
5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合及所述再混合的方法包括研磨和/或搅拌；
6.根据权利要求1-5任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂原料包括锂源、锰源、铁源和磷源；
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括氢氧化锂和/或碳酸锂；
8.根据权利要求1-7任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.一种碳包覆磷酸锰铁锂，其特征在于
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池含有权利要求9所述的碳包覆磷酸锰铁锂。
...【技术特征摘要】
1.一种碳包覆磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法中，混合所述碳源及pmma并进行烧结的过程共计三次；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碳源第一次的用量为磷酸锰铁锂原料的总质量的1％～15％；所述碳源与烧结料再混合时的用量为烧结料的质量的1％～15％；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述pmma每一次的用量为所述磷酸锰铁锂原料的总质量的30％～70％；
5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合及所述再混...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱强，秦季成，徐刚，
申请(专利权)人：重庆太蓝新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。