磷酸锰铁铵、磷酸锰铁锂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铵、磷酸锰铁锂及其制备方法和应用，属于无机材料制备技术领域；本发明专利技术通过铁粉和锰粉在水中的锈蚀反应、铵根离子的水解反应以及氨水对反应体系pH的调控，使金属离子在溶液中与NH<subgt;3</subgt;和PO<subgt;4</subgt;<supgt;3‑</supgt;结合生成磷酸锰铁铵，Fe和Mn可被完全转化到产物中，实现Fe、Mn、P原子级别的均匀混合，反应溶液中铵根离子可循环利用，极大提高了原子经济性；采用该磷酸锰铁铵煅烧得到磷酸氢锰铁，再与锂源和碳源煅烧最终制得的磷酸锰铁锂材料具有球形二次颗粒，纯度高、振实密度高，颗粒粒径呈纳米尺度且分布均匀，具有较好的放电比容量及倍率性能，应用于锂离子电池时，能够提高锂离子电池的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机材料制备，特别涉及一种磷酸锰铁铵、磷酸锰铁锂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、资源匮乏及节能减排的国际背景下，锂离子电池以其比能量高、无记忆效应、安全性高、循环寿命长等诸多优点成为当今研究最为热门的化学储能器件，而作为决定电池容量和成本的核心组成部分，锂离子电池正极材料的优化对于提升电池的性能至关重要；目前，市场上存在的锂离子电池的正极材料有很多种，其中，磷酸锰铁锂正极材料因其兼具磷酸铁锂优异的倍率性能和磷酸锰锂高电压平台的优点，加之低成本、高安全性等优势使其在诸多正极材料中脱颖而出。

2、目前，磷酸锰铁锂的合成方法主要有固相法、共沉淀法和水热法，固相法主要通过直将铁源、锰源、磷源、锂源等原料混合后高温烧结合形成磷酸锰铁锂材料，但该方法能耗大、产品粒径难以控制，不能实现原子级别的均匀混合；水热法需要高温高压环境，对生产设备要求高，存在生产操作繁琐、安全性差、能耗高产能低等问题；共沉淀法先采用湿法合成锰铁磷酸盐前驱体，然后再与锂源混合烧结，该合成路线条件温和，制备得到的产物元素分布均匀、比例精确可调，品质稳定，是目前备受青睐的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种磷酸锰铁铵的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在惰性气氛和搅拌条件下，将摩尔比为1.5-9:1铁粉和锰粉加入适量铵盐溶液中，随后加入含无金属离子磷源和铵源的溶液，并加入氨水使反应体系pH保持弱碱性，持续搅拌进行反应，待反应体系中气泡产生速率放缓，再调节氨水加入量使反应体系pH呈弱酸性，继续搅拌至反应结束，反应过滤出固体产物进行洗涤、干燥，即制得磷酸锰铁铵。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁铵的制备方法，其特征在于：所述惰性气氛为氩气或氮气，反应搅拌速率为300-600rpm，反应温度为25-80℃，进料完全后的反应时间为1-4h，所述弱碱性为：7.0<pH...

【技术特征摘要】

1.一种磷酸锰铁铵的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在惰性气氛和搅拌条件下，将摩尔比为1.5-9:1铁粉和锰粉加入适量铵盐溶液中，随后加入含无金属离子磷源和铵源的溶液，并加入氨水使反应体系ph保持弱碱性，持续搅拌进行反应，待反应体系中气泡产生速率放缓，再调节氨水加入量使反应体系ph呈弱酸性，继续搅拌至反应结束，反应过滤出固体产物进行洗涤、干燥，即制得磷酸锰铁铵。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁铵的制备方法，其特征在于：所述惰性气氛为氩气或氮气，反应搅拌速率为300-600rpm，反应温度为25-80℃，进料完全后的反应时间为1-4h，所述弱碱性为：7.0<ph≤8.5，所述弱酸性为：5.0≤ph≤6.5。

3.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁铵的制备方法，其特征在于：所述铵盐溶液为硫酸铵溶液、氯化铵溶液、氨水中的一种或多种，所述含无金属离子磷源和铵源的溶液为磷酸铵溶液、磷酸二氢铵溶液、磷酸氢二铵溶液中的一种或多种，所述含无金属离子磷源和铵源溶液中的磷源和铵源的摩尔量均为锰粉和铁粉总摩尔量的1-1.2倍。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁铵的制备方法，其特征在于：所述铵盐溶液为0.1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：武开鹏，张云，吕威，孙小波，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：