【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電極材料，具體涉及一種利用混合錳源制備的磷酸錳鐵鋰正極材料及其制備方法和應用。
技術(shù)介紹
1、磷酸錳鐵鋰是在磷酸鐵鋰的基礎上摻雜一定比例的錳，而形成的新型磷酸鹽類鋰離子電池正極材料。由于錳和鐵在元素周期表中都位于第四周期副族且相鄰，具有相近的離子半徑以及部分化學性質(zhì)，因此摻雜不會明顯影響原有的結(jié)構(gòu)；而且通過錳元素的摻雜，可使鐵和錳兩種元素的性能優(yōu)勢得到有效結(jié)合。
2、磷酸錳鐵鋰的理論容量與磷酸鐵鋰相同，為170mah/g，但是磷酸錳鐵鋰相對于li+/li的電極電勢為4.1v，遠高于磷酸鐵鋰的3.4v，且位于有機電解液體系的穩(wěn)定電化學窗口。4.1v的高電位使得磷酸錳鐵鋰具有潛在的高能量密度的優(yōu)點，這是他相對于磷酸鐵鋰的最大優(yōu)勢，如果磷酸錳鐵鋰的實際容量發(fā)揮到與磷酸鐵鋰相同的程度，其能量密度將比磷酸鐵鋰提高35％，與電壓相當?shù)腻i酸鋰相比，其能量密度也可以提高20％以上。另外，磷酸錳鐵鋰原料成本低，對環(huán)境友好，因此電池和材料的市場前景非常廣闊。
3、但是，隨著錳占比增加，低導電率導致容量難以發(fā)揮，電解質(zhì)副反應導致材料的容量難以發(fā)揮，充放電能力受限，錳的引入使得材料的導電性能明顯降低。因此，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進技術(shù)方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有磷酸錳鐵鋰正極材料存在的放電比容量低、循環(huán)性能差等問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種利用混合錳源制備的磷酸錳鐵鋰正極材料及其制備方法和應用。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供
3、本專利技術(shù)提供一種利用混合錳源制備的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將二氧化錳和醋酸錳混合均勻，得混合錳源，備用；
5、(2)將混合原料：鋰源、混合錳源、鐵源、磷源、碳源，經(jīng)超聲處理分散于純水中，得到漿料，備用；
6、(3)對漿料進行砂磨處理；
7、(4)對砂磨處理后的漿料進行噴霧干燥處理，得到前驅(qū)體粉料；
8、(5)對前驅(qū)體粉料進行煅燒，即得。
9、優(yōu)選的，所述步驟(1)中，二氧化錳和醋酸錳的摩爾比為(3-1)：(1-3)；
10、所述步驟(1)中，混合時采用三段處理工藝：首先以600-800r/min處理30-40min，再以800-1000r/min處理30-40min，最后以1000-1200r/min處理30-40min。
11、優(yōu)選的，所述步驟(2)中，按照鋰元素、錳元素、鐵元素、磷元素計，混合原料中鋰元素：錳元素：鐵元素：磷元素的摩爾比為1.03：(0.6-0.5)：(0.4-0.5)：1；
12、所述步驟(2)中，混合原料中碳源的質(zhì)量為鋰源、混合錳源、鐵源、磷源總質(zhì)量的6％。
13、優(yōu)選的，所述步驟(2)中，漿料的固含量為30-40％；
14、所述步驟(2)中，超聲處理的功率為35-40hz，溫度為25-30℃，時間為1-2h。
15、優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸鋰中的任一種或兩種及以上；
16、所述鐵源為磷酸鐵、草酸亞鐵、硫酸亞鐵中的任一種或兩種及以上；
17、所述磷源為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鐵、磷酸中的任一種或兩種及以上。
18、優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述碳源為聚乙烯醇和聚乙二醇；聚乙烯醇和聚乙二醇的混合質(zhì)量比為1：1；
19、所述步驟(3)中，砂磨時的轉(zhuǎn)速為800-900r/min，時間為4-6h；砂磨后漿料的d50＝200nm。
20、優(yōu)選的，所述步驟(4)中，噴霧干燥處理時的出料溫度為95-110℃；
21、所述步驟(5)中，煅燒時的溫度為660-720℃，保溫時間為6-10h。
22、本專利技術(shù)提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料，所述磷酸錳鐵鋰正極材料采用所述制備方法制備得到。
23、本專利技術(shù)提供一種鋰離子電池，包括所述磷酸錳鐵鋰正極材料。
24、本專利技術(shù)提供一種所述磷酸錳鐵鋰正極材料在制備鋰離子電池中的應用。
25、有益效果：
26、本專利技術(shù)提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料，通過使用混合錳源，一方面可以明顯降低材料的比表面積，對電芯的加工性能要求降低，另外錳源的混用也可以明顯增加材料的放電比容量。與現(xiàn)有通過摻雜元素提高磷酸錳鐵鋰正極材料電化學性能的方法相比，本專利技術(shù)方法成本更低，且能夠避免鋰與摻雜元素反應生成其他化合物存在材料表面，而不能進入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而造成磷酸錳鐵鋰中的鋰用量不足等問題。本專利技術(shù)所得磷酸錳鐵鋰正極材料所組裝的電池的比表面積為21.70m2/g，放電比容量達154.6mah/g(0.1c)、153.7mah/g(0.2c)、150.8mah/g(0.5c)、148.3mah/g(1c)，1c/20周的容量保持率為99.41％，循環(huán)性能佳。
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1.一種利用混合錳源制備的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，二氧化錳和醋酸錳的摩爾比為(3-1)：(1-3)；
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，按照鋰元素、錳元素、鐵元素、磷元素計，混合原料中鋰元素：錳元素：鐵元素：磷元素的摩爾比為1.03：(0.6-0.5)：(0.4-0.5)：1；
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，漿料的固含量為30-40％；
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸鋰中的任一種或兩種及以上；
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述碳源為聚乙烯醇和聚乙二醇；聚乙烯醇和聚乙二醇的混合質(zhì)量比為1：1；
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，噴霧干燥處理時的出料溫度為95-110℃；
8.一種磷酸錳鐵鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸錳鐵
9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求8所述磷酸錳鐵鋰正極材料。
10.一種如權(quán)利要求8所述磷酸錳鐵鋰正極材料在制備鋰離子電池中的應用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用混合錳源制備的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，二氧化錳和醋酸錳的摩爾比為(3-1)：(1-3)；
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，按照鋰元素、錳元素、鐵元素、磷元素計，混合原料中鋰元素：錳元素：鐵元素：磷元素的摩爾比為1.03：(0.6-0.5)：(0.4-0.5)：1；
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，漿料的固含量為30-40％；
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述鋰...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙永鋒，劉澤萍，韓柳陽，何志鵬，商慧慧，尹金佩，慕朝陽，侯冬軒，孫斌，武嬌嬌，
申請(專利權(quán))人：河南鈉鋰優(yōu)材科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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