【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰電池，具體的說，是一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結、制備方法及正極極片。
技術介紹
1、lmfp作為lfp的“升級版”，雖繼承了lfp低成本、高熱穩定性、高安全性等優點，彌補了其能量密度低、低溫穩定性較差等缺點，但lmfp也存在導電性能、倍率性能以及循環性能較差等問題。因此行業內普遍采用碳包覆有效提升材料導電性能和循環性能。使用碳包覆材料在磷酸錳鐵鋰材料表面能夠構建導電網絡，增加材料的導電性能和電池的倍率性能。此外，碳包覆可以有效阻止磷酸錳鋰顆粒進一步長大以及阻止電解液中hf對正極材料的侵蝕作用，提高正極材料的循環性能。
2、因此選擇合適的碳含量在碳包覆過程中較為重要，過高的碳含量會使材料的比表增加，材料表面的游離碳增加，材料加工性能下降，最終導致lmfp容量降低，循環性能變差；而碳含量過低又會使得對磷酸錳鐵鋰材料碳包覆不完全，有部分磷酸錳鐵鋰顆粒得不到碳的包覆，會使得其電子電導率下降，電池內阻增加，極化增大，導致循環性能降低。
3、另一方面，除了合適的碳含量之外，碳層對磷酸錳鐵鋰的有效包覆是提高磷酸錳鐵鋰材料電子電導率的關鍵。
4、在固相燒結包碳過程中專利技術人發現，在燒結完成后，測試得到相同的碳包覆情況下，小批量的試驗階段和大批量的工藝投產階段，即便是相同燒結工藝，相同的碳包覆量測試，在正極材料的電學性能中也存在較大的差異。大批量投產后，其電學性能明顯劣于試驗階段所測得的電學性能。
5、經過專利技術人對整個燒結工藝的探索后，發現相同配碳量的噴霧料在高溫燒結后，其匣缽的
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，通過對燒結過程的調控，控制燒成料的碳包覆均勻度，解決測試碳含量虛假達標而實際碳包覆效果不佳的問題。
2、另一方面，還提供了一種采用上述燒結方法進行燒結的磷酸錳鐵鋰正極材料制備方法以及正極極片。
3、一者，一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，包括制備不同碳含量的噴霧料a和噴霧料b，所述噴霧料b的碳含量高于所述噴霧料a的碳含量；
4、在匣缽中構建以噴霧料b作為中間層，噴霧料a作為表層和底層的三層結構，其中，在匣缽中的前述表層、中間層以及底層物料等重量分布。然后將匣缽送入燒結；
5、燒結過程中通入co2氣體。
6、一方面，通過搭配不同碳含量的噴霧料，讓噴霧料a和噴霧料b在燒結匣缽中形成三層鋪設結構，來克服燒結中，由于磷酸錳鐵鋰在生成過程中大量放熱，使得反應熱大量聚集在中間物料層，造成中間層的碳被帶離至表層，使中間層形成大顆粒后由于中間碳源損失而出現中間層的磷酸錳鐵鋰碳包覆不完全的問題。進而有效的避免在燒結時，匣缽中間層的磷酸錳鐵鋰容量低的情況出現。
7、另一方面，雖然在匣缽中構造了用于燒結的三層鋪設結構，使得匣缽中間層的磷酸錳鐵鋰有效的避免了碳包覆的碳含量降低以及避免碳包覆不完全；但是，由于在燒結過程中，中間層的碳源會逐步向上移動至表層，在表層的磷酸錳鐵鋰完成碳包覆后，上浮的碳源會逐漸形成大量沒有包覆在磷酸錳鐵鋰顆粒表面的游離碳。因而，本申請通過在燒結過程中除鼓入保護氣體外，還通入co2氣體。這樣，隨著co2氣體的通入，讓co2氣體不斷地與匣缽表層的燒結物料接觸，利用co2氣體將在燒結過程中從匣缽中間層上浮至表層形成的游離碳去除。
8、這樣，通過讓匣缽中形成由噴霧料a和噴霧料b構成的三層結構，即便是大批量的工業化生產過程中，也能夠確保匣缽中的燒結料在燒結完成后，上、中、下層的磷酸錳鐵鋰的碳含量的均一性。從而不僅能夠確保在燒結完成后，整個匣缽中的磷酸錳鐵鋰物料均能夠得到有效的碳包覆，提高碳源對磷酸錳鐵鋰的包覆效果；而且在改進了燒結方式后，有效的避免了小批量試驗得到的物料性能與大批量工業生產物料的性能發生較大的偏差。
9、在一些實施方式中，前述的噴霧料a與前述的噴霧料b的碳含量相差0.1%~1%。
10、從而避免噴霧料b與噴霧料a之間碳含量的差距過大而影響最終燒結產物的分層碳含量的均一性。同時也避免噴霧料b與噴霧料a之間的碳含量相差過小，而造成中間層和表層兩層的磷酸錳鐵鋰物料在完成燒結后，碳含量過低。而且如果噴霧料b與噴霧料a之間的碳含量相差過小，中間層碳源在燒結過程中，會隨著熱量逸出，而轉移至上層，導致上層碳源增加，因為燒結溫度一定條件下，中間層逸出的碳量基本保持不變，因此，為保證匣缽內上中下層碳源基本一致，其中間層的碳源與上次碳源有一定差值，導致匣缽內物料磷酸錳鐵鋰碳源含量差異增加，前述兩層的碳包覆效果差的情況出現。
11、在一些實施方式中，所述co2氣體在燒結過程的末期鼓入，整個燒結過程以氮氣、氬氣或者氦氣中的一種作為保護氣。
12、其中，作為保護氣的氮氣、氬氣或者氦氣，為整個燒結環境提供穩定的燒結環境，避免在燒結的前期燒結物料發生氧化。伴隨著燒結過程的進行，在燒結的末期，如前所述的，會在匣缽物料的表層產生大量的游離碳，此時在燒結的末期保證保護氣的持續供給的同時，鼓入co2氣體，以利用co2氣體在保護氣作用環境下，對產生在物料表層的游離碳進行去除。
13、而且，在一些實施方式中，根據實際燒結的需要，以及噴霧料a和噴霧料b之間碳含量的差距，在燒結的過程中，當需要鼓入co2氣體時，前述的co2氣體與保護氣的體積比為1：1~9。從而通過控制co2在燒結體系中的含量，一方面避免co2與表層的物料發生過渡反應，將表面磷酸錳鐵鋰表面均勻且致密包覆的碳層進行破壞，另一方面避免co2與表面的物料發生不完全的反應，造成依舊存在大量游離碳殘留在匣缽表層的磷酸錳鐵鋰物料表面的情況出現。
14、同時，在另一些實施方式中，除了可以通過控制co2氣體在燒結環境中的含量外，還可以配合co2氣體的鼓起時間對整個燒結反應的末期，也就是對游離碳的去除過程進行調節。優選的說，co2氣體的鼓入時長累計為2~6小時。
15、在一些實施例中，對于前述燒結過程中，將匣缽中填滿物料構造形成三層鋪設結構后，放入燒結裝置中進行燒結時，優選的溫度為650-850℃，燒結總時長為7~12小時。其中，這里的燒結總時長包括了前述的co2氣體鼓入累計時長，為了避免co2氣體對燒結過程本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，包括制備不同碳含量的噴霧料A和噴霧料B，所述噴霧料B的碳含量高于所述噴霧料A的碳含量；
2.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，在匣缽中的所述表層、中間層以及底層物料等重量分布。
3.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，所述噴霧料A與所述噴霧料B的碳含量相差0.1%~1%。
4.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，所述CO2氣體在燒結過程的末期鼓入，整個燒結過程以氮氣、氬氣或者氦氣中的一種作為保護氣。
5.根據權利要求4所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，在燒結環境中，所述CO2氣體與所述保護氣的體積比為1：1~9。
6.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，所述CO2氣體的鼓入時長累計為2~6小時。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，所述燒結過程中燒結溫度為650-850℃，燒結總時長為7~1
8.一種磷酸錳鐵鋰正極材料制備方法，其特征在于，分別取滿足LiMnxFe(1-x)PO4（0.1≤x≤0.9）化學計量比的鐵源、錳源、鋰源、摻雜源、碳源于球磨罐中，球磨后轉入噴霧塔噴霧，通過調節不同的碳源含量，分別制備噴霧料A和噴霧料B；
9.根據權利要求8所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料制備方法，其特征在于，所述碳源為蔗糖、葡萄糖、檸檬酸、聚吡絡烷酮、PEG中的一種或多種。
10.一種正極極片，其特征在于，采用權利要求8或9所述的磷酸錳鐵鋰正極材料制備方法制備的正極材料進行制備得到的極片。
...【技術特征摘要】
1.一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，包括制備不同碳含量的噴霧料a和噴霧料b，所述噴霧料b的碳含量高于所述噴霧料a的碳含量；
2.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，在匣缽中的所述表層、中間層以及底層物料等重量分布。
3.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，所述噴霧料a與所述噴霧料b的碳含量相差0.1%~1%。
4.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，所述co2氣體在燒結過程的末期鼓入，整個燒結過程以氮氣、氬氣或者氦氣中的一種作為保護氣。
5.根據權利要求4所述的一種磷酸錳鐵鋰正極材料燒結方法，其特征在于，在燒結環境中，所述co2氣體與所述保護氣的體積比為1：1~9。
6.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鐵...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王世銀，馬占，
申請(專利權)人：四川富臨新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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