【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，具体涉及一种镁离子掺杂的磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、磷酸铁锰锂（lmfp）通式为limnxfe1-xpo4，它是一种橄榄石结构的晶体，li+离子可以在晶体中嵌入、脱出，实现电池的充放电，并由于其独特的结构，在锂离子嵌入、脱出的过程中，能够维持晶型的稳定，具有很好的稳定性，从而保证磷酸铁锰锂电池的安全性和高循环性。然而，磷酸锰铁锂的商业化应用也面临一些挑战，如导电性较差、锰溶出、压实密度低（2.1～2.2g/cm3）、克容量低（135～150 mah/g）等问题，为了解决这些问题，行业内的科研机构和企业正积极开展技术创新和工艺改进，通过掺杂、包覆等手段改善磷酸锰铁锂的导电性、压实密度及结构稳定性，提升其电化学性能。
2、cn115332516a中公开了一种镁、镍共掺杂磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法，其有机溶剂用量大，原料价格较高，不易工业化大规模生产。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种镁离子掺杂的磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法，其能够提高正极材料的电导率和压实密度，且生产工艺简单，适合规模化生产。
2、本专利技术的技术方案是，提供一种镁离子掺杂的磷酸锰铁锂正极材料，该正极材料的化学分子式为life0.4-xmgxmn0.6po4，0＜x≤0.03。
3、可选的方案中，0.01≤x≤0.03。
4、本专利技术还涉及所述的正极材料的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、将锂源、锰源
6、s2：将s1中得到的前驱体粉碎，加入碳源后再次研磨，再将物料干燥，二次压片后在保护气氛下进行煅烧，最后粉碎、过筛除铁得到磷酸锰铁锂正极材料。
7、可选的方案中，s1中锂源、锰源、铁源、磷源及镁源的摩尔比为1.0~1.05:0.6:0.37~0.39:1.0：0.01~0.03；分散剂加入量为混合物料质量的0.5~2%。
8、可选的方案中，满足以下条件中的至少一项：
9、锂源为磷酸锂、磷酸二氢锂、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或者几种；
10、铁源为草酸亚铁、磷酸铁、三氧化二铁、四氧化三铁中的一种或者几种；
11、锰盐为二氧化锰、四氧化三锰、碳酸锰、草酸锰、乙酸锰中的一种或者几种；
12、磷源为磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸、磷酸二氢锂中的一种或者几种；
13、镁源为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、草酸镁中的一种或几种；
14、分散剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠中的一种或者几种。
15、可选的方案中，s1中研磨时，控制粒径d50在1~5μm；s2中研磨时，控制粒径d50在1μm以下。
16、可选的方案中，s1中烧结温度为300-400°c，保温时间为1-5h，保护气氛为氮气或者氩气。
17、可选的方案中，s2中碳源为聚乙二醇、葡萄糖、蔗糖、淀粉、果糖、麦芽糖、环糊精、柠檬酸、聚乙烯醇中的一种或几种；磷酸锰铁锂材料中碳含量在1.0~2.0wt%。
18、可选的方案中，s2中的煅烧温度为500-700°c，保温时间为10-20h，保护气氛为氮气或者氩气。
19、可选的方案中，s1及s2中压片时，压力为5-20mpa，时间为5-20s。
20、本专利技术具有以下有益效果：
21、1、本专利技术提供的正极材料，在磷酸锰铁锂合成过程中掺杂适量半径小于mn2+和fe2+的mg2+，可以让晶胞体积变小，有助于锰离子的稳定，减少其溶出，能够有效提高磷酸锰铁锂材料的电子电导率。而当 mg2+掺杂过量时，材料会产生严重的晶格畸变，阻塞 li+的传输通道，导致材料的导电性能下降。
22、2、本专利技术提供的正极材料制备时，为确保加入的mg2+能达到预期的掺杂比例，经历了两次压片处理，第一次原料混合煅烧前进行压片，有助于磷酸锰铁锂颗粒和镁源之间的紧密排列，使得在后续烧结过程中，能够更好地形成有序的晶体结构；在与碳源混合研磨后，煅烧前再次进行压片，降低产气对材料体积的影响，提升材料的压实密度，高温煅烧处理后，使磷酸锰铁锂形成具有一定孔径大小的颗粒，有助于提高材料的电化学性能和循环寿命。
23、3、本专利技术中制备的前驱体与碳源进行研磨混合，干燥压片后高温煅烧，颗粒与颗粒之间由碳源衔接，为电子传递起到良好的桥梁作用，改善材料自身导电性差的缺陷，同时能够使晶粒生长更加完善，提高了晶体的结晶度，改善了电化学性能。
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1.一种镁离子掺杂的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于：该正极材料的化学分子式为LiFe0.4-xMgxMn0.6PO4，0＜x≤0.03。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于：0.01≤x≤0.03。
3.权利要求1或2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：S1中锂源、锰源、铁源、磷源及镁源的摩尔比为1.0~1.05:0.6:0.37~0.39:1.0：0.01~0.03；分散剂加入量为混合物料质量的0.5~2%。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一项：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：S1中研磨时，控制粒径D50在1~5μm；S2中研磨时，控制粒径D50在1μm以下。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：S1中烧结温度为300-400°C，保温时间为1-5h，保护气氛为氮气或者氩气。
8.根据权利要求3~7任意一项所述的制备方法，其特征在于：S2中碳源为聚乙二醇、葡萄糖
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：S2中的煅烧温度为500-700°C，保温时间为10-20h，保护气氛为氮气或者氩气。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：S1及S2中压片时，压力为5-20MPa，时间为5-20s。
...【技术特征摘要】
1.一种镁离子掺杂的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于：该正极材料的化学分子式为life0.4-xmgxmn0.6po4，0＜x≤0.03。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于：0.01≤x≤0.03。
3.权利要求1或2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：s1中锂源、锰源、铁源、磷源及镁源的摩尔比为1.0~1.05:0.6:0.37~0.39:1.0：0.01~0.03；分散剂加入量为混合物料质量的0.5~2%。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一项：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：s1中研磨时，控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝尧，肖清艳，田文，申婉儒，马仙黎，卢鑫瑶，罗艳红，
申请(专利权)人：湖北宜化化工科技研发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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