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【技術實現步驟摘要】
本專利技術實施例涉及電池,尤其涉及一種磷酸錳鐵鋰正極材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著我國新能源汽車的快速發展,大量的鋰離子動力電池被應用到新能源汽車上,而鋰離子動力電池的壽命周期普遍在5-8年,有的甚至更短,而新能源汽車的發展也有著接近10年的歷史,因此隨著時間的推移產生大量的廢舊鋰離子動力電池,而大多數以磷酸鐵鋰動力電池和錳酸鋰動力電池居多,針對如此大量的廢舊動力電池,目前普遍的做法是將廢舊的動力電池進行重新配組應用到儲能領域,該方法可以短時間處理掉大量的廢舊鋰離子動力電池,然而人們也意識到這只是暫時性的處理方法,鋰離子電池性能終究會衰減到無法再利用的時候,因此也有不少電池企業或電池回收企業在做廢舊鋰離子動力電池回收再生技術。
2、現有技術中有提及利用廢舊磷酸鐵鋰電池通過一系列手段再生了磷酸鐵鋰正極材料,然而其電化學性能不如初次合成的磷酸鐵鋰性能,也有報道稱利用酸解的方法重新合成磷酸鐵鋰,該方法合成磷酸鐵鋰材料性能與初次合成的磷酸鐵鋰基本一致,然而在鋰離子動力電池高能量密度的發展方向上,磷酸鐵鋰電池幾乎接近瓶頸,尋求高能量密度的電化學體系已經成為業內共識,磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰具有相同的晶體結構,然而磷酸錳鐵鋰的能量密度遠高于磷酸鐵鋰,且磷酸錳鐵鋰各個元素的含量豐富、對環境友好,被認為是接替磷酸鐵鋰材料的下一代材料體系。然而目前磷酸錳鐵鋰的制備方法都是采用高純度的化學試劑進行合成,工藝復雜,成本較高。
技術實現思路
1、本專利技術實施例解決的技術問題是如何利
2、為解決上述問題,本專利技術實施例提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,包括:
3、提供磷酸鐵鋰和limnxfe1-xpo4,x>0.5;
4、將所述磷酸鐵鋰和所述limnxfe1-xpo4物理混合后燒結,得到所述磷酸錳鐵鋰正極材料。
5、可選的,燒結溫度的范圍是450℃-750℃。
6、可選的,燒結的升溫速率范圍是1℃/min-20℃/min,降溫速率范圍是1℃/min-20℃/min。
7、可選的,在將所述limnxfe1-xpo4物理混合前,還包括對所述limnxfe1-xpo4進行包碳處理。
8、可選的,將所述磷酸鐵鋰和所述limnxfe1-xpo4物理混合的步驟包括:將limnxfe1-xpo4和lifepo4常溫下研磨至無明顯顆粒感。
9、可選的,所述包碳處理的具體步驟包括:將limnxfe1-xpo4與碳源研磨混合,在氮氣氣氛下燒結,燒結條件為:200℃下保持2h,然后升溫至450℃下保持2h,最后升溫至700℃下保持5h,升溫速率2℃/min,降溫速率1℃/min。
10、可選的,在將limnxfe1-xpo4與碳源研磨混合前,還包括:向所述混合物中加入酒精,所述酒精的含量范圍是40%-60%。
11、可選的,所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一者。
12、可選的,所述碳源的百分含量范圍是2wt%-20wt%。
13、可選的,所述磷酸錳鐵鋰正極材料中的錳元素和鐵元素的比例為1:1。
14、可選的,磷酸錳鐵鋰正極材料的比表面積大約為21-34m2/g;平均粒徑范圍為170-280nm。
15、為解決上述問題,本專利技術實施例提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料,采用上述的制備方法獲得。
16、為解決上述問題,本專利技術實施例提供一種上述磷酸錳鐵鋰正極材料在鋰電池正極材料中的應用。
17、與現有技術相比,本專利技術實施例的技術方案具有以下優點:
18、本專利技術實施例提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,以lifepo4和limnxfe1-xpo4作為“模型反應”兩種反應原料,通過將磷酸鐵鋰和limnxfe1-xpo4混合燒結,該固相反應過程能夠制備出晶型穩定粒度均勻的磷酸錳鐵鋰正極材料,提升電池的循環性能和充放電容量。可以看出,本專利技術實施例所提供的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,一方面,只需要兩種原料在一定溫度下簡單混合燒結即可得到晶型穩定粒度均勻的磷酸錳鐵鋰正極材料,避免化學試劑合成過程,不但節約成本,而且操作簡單,工業應用性強;另一方面,可用于回收lifepo4材料,通過回收再利用磷酸鐵鋰,提高磷酸鐵鋰附加值。
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1.一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,包括:
2.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,燒結溫度的范圍是450℃-750℃。
3.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,燒結的升溫速率范圍是1℃/min-20℃/min,降溫速率范圍是1℃/min-20℃/min。
4.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,在將所述LiMnxFe1-xPO4物理混合前,還包括對所述LiMnxFe1-xPO4進行包碳處理。
5.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,將所述磷酸鐵鋰和所述LiMnxFe1-xPO4物理混合的步驟包括:將LiMnxFe1-xPO4和LiFePO4常溫下研磨至無明顯顆粒感。
6.如權利要求4所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,所述包碳處理的具體步驟包括:將LiMnxFe1-xPO4與碳源研磨混合,在氮氣氣氛下燒結,燒結條件為:200℃下保持2h,然后升溫至450℃下保持2h,最后升溫至700℃下保持5h,升
7.如權利要求6所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,在將LiMnxFe1-xPO4與碳源研磨混合前,還包括:向所述混合物中加入酒精,所述酒精的含量范圍是40%-60%。
8.如權利要求6所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一者。
9.如權利要求6所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,所述碳源的百分含量范圍是2wt%-20wt%。
10.如權利要求1-9任一項所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,所述磷酸錳鐵鋰正極材料中的錳元素和鐵元素的比例為1:1。
11.如權利要求1-9任一項所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,所述磷酸錳鐵鋰正極材料的比表面積為21-34m2/g;平均粒徑范圍為170-280nm。
12.一種磷酸錳鐵鋰正極材料,其特征在于,采用如權利要求1-11任一項所述的制備方法獲得。
13.一種如權利要求12所述磷酸錳鐵鋰正極材料在鋰電池正極材料中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,包括:
2.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,燒結溫度的范圍是450℃-750℃。
3.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,燒結的升溫速率范圍是1℃/min-20℃/min,降溫速率范圍是1℃/min-20℃/min。
4.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,在將所述limnxfe1-xpo4物理混合前,還包括對所述limnxfe1-xpo4進行包碳處理。
5.如權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,將所述磷酸鐵鋰和所述limnxfe1-xpo4物理混合的步驟包括:將limnxfe1-xpo4和lifepo4常溫下研磨至無明顯顆粒感。
6.如權利要求4所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于,所述包碳處理的具體步驟包括:將limnxfe1-xpo4與碳源研磨混合,在氮氣氣氛下燒結,燒結條件為:200℃下保持2h,然后升溫至450℃下保持2h,最后升溫至700℃下保持5h,升溫速率2...
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