本發明專利技術涉及一種鋰電池磷酸錳鋰正極材料的噴霧熱解制備方法，屬于鋰電池正極材料技術領域。本發明專利技術首先在惰性氣氛條件下通過高溫噴霧熱解法促使磷酸錳鋰均勻形核，進而降低后續反應的溫度和時間，制備出電化學性能優異磷酸錳鋰正極材料；本發明專利技術的制備方法簡單，由于原料在分子離子級別混合通過高溫噴霧熱解后降低了后續反應的溫度和時間，所得的磷酸錳鋰材料純度高，晶體結構完整，顆粒細小均勻，電化學性能優異。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鋰電池的正極材料的制備方法，更具體地說，本專利技術涉及，屬于鋰電池正極材料
技術介紹
鋰離子電池作為新型的綠色電池，自從問世以來發展迅速。目前鋰離子電池的正極材料的開發應用主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和磷酸鐵鋰，這些正極材料或多或少的有些不足。開發能量密度大，安全性好，循環性能優異的正極材料越來越重要。其中橄欖石型的LiMnPO4材料有著170mAh/g理論比容量，其充放電曲線非常平穩(4.1V vs. Li+/Li)。同時該材料具有原料來源廣泛，環境友好，材料結構穩定，循環穩定性突出等優點，因而有望成為新一代的鋰離子電池正極材料。·目前合成LiMnPO4的方法主要有高溫固相反應法，水熱法，液相沉淀法和溶膠凝膠法。其中高溫固相法制備的磷酸錳鋰材料由于原料的無規則形狀和反應條件的限制，合成的材料顆粒形貌難以控制，顆粒尺寸較大，材料粒徑分布不均勻，對材料倍率性能改進效果并不明顯。水熱法、液相沉淀法和溶膠凝膠法等液相法由于原料混合在分子間進行的，合成溫度低，焙燒后產物顆粒細小尺寸均勻，尺寸分布范圍窄，相對固相法有著難以比擬的優勢。而缺點是鋰源消耗相對較多，制備工藝復雜，同時由于反應溫度低容易造成材料晶格中出現反位缺陷。如 Delacourt C 等人(One-step low-temperature route forthe preparation of electrochemicalIy active LiMnP04 powders. Chem Mater, 2004，16:93-99)通過液相沉淀法制備了尺寸在IOOnm左右的LiMnPO4顆粒，但是其可逆容量只是由Ium顆粒直徑的35mAh/g提高到了 70mAh/g。國家知識產權局于2012. 4. 11公開了一件申請號為201110397625. 2，名稱為“一種磷酸錳鋰和碳納米管原位復合正極材料及其制備方法”的專利技術專利，該專利公開了一種磷酸錳鋰和碳納米管原位復合正極材料及其制備方法。該材料化學式為Li (MrvxMx) P04，其中X為0-0. 1，M為過渡金屬元素Fe、Co或者Ni ;碳納米管在磷酸錳鋰的合成過程中均勻地分布在所述的磷酸錳鋰顆粒中。通過采用過渡金屬化合物作為催化劑和摻雜元素對熱解的碳氫氣體進行催化，制備原位碳納米管復合的磷酸錳鋰材料。該制備方法簡單，成本低廉，所得的磷酸錳材料純度高，結構完整，電導率高，電化學性能優異。上述專利主要特征是所包覆的碳為碳納米管，且為原位復合，通過摻雜和納米碳管提高材料的電導率，后續反應溫度高，時間長，材料電導率不夠高。
技術實現思路
本專利技術旨在解決現有技術無法有效控制磷酸錳鋰的粒徑和相成分的問題，提供一種磷酸錳鋰正極材料的制備方法，能夠有效地控制磷酸錳鋰的粒徑和相成分，提高材料的導電性能，改善其電化學性能。，其特征在于包括以下工藝步驟A、將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和碳源化合物按摩爾比為 1-1.05:1:1:0.01-0. 5稱量，溶解在去離子水、酒精、戊醇或者丙酮中使其固含量為 10-60%，攪拌均勻得到混合漿料；B、將步驟A得到的混合漿料在惰性氣氛下，在350-650°C噴霧熱分解爐內進行高溫噴霧熱解，得到磷酸錳鋰前軀體粉末；C、將步驟B得到的磷酸錳鋰前軀體粉末置于惰性氣氛保護爐中，在500-850°C溫度下焙燒2-6小時，自然冷卻得到鋰電池磷酸錳鋰正極材料。優選的，本專利技術在步驟A中，所述的攪拌均勻是指在40_85°C攪拌2_5小時。優選的，本專利技術在步驟A中，所述的鋰源化合物為氫氧化鋰、草酸鋰、醋酸鋰、硝酸鋰和碳酸鋰中的一種或任意比例的多種。優選的，本專利技術在步驟A中，所述的錳源化合物為碳酸錳、硝酸錳、醋酸錳、草酸錳、二氧化錳、三氧化二錳和四氧化三錳中的一種或任意比例的多種。優選的，本專利技術在步驟A中，所述的磷源化合物為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨和磷酸銨中的一種或任意比例的多種。優選的，本專利技術在步驟A中，所述的碳源化合物為碳氫氧化合物和碳氫化合物中的一種或者任意比例的多種。上述常規的如聚山梨酯類、可溶性淀粉、蔗糖、酒石酸、檸檬酸、聚乙烯醇和聚丙烯酸脂中的一種或任意比例的多種。優選的，本專利技術在步驟B中，所述的混合漿料進入噴霧熱分解爐的速度為O. 05-5 L/min。優選的,本專利技術在步驟B和C中,所述的惰性氣氛為氮氣或氬氣。本專利技術帶來的有益技術效果 本專利技術針對現有技術中不同合成方法的不足，提供了一種高溫噴霧熱解法制備顆粒細小、倍率性能優異的磷酸錳鋰正極材料的方法，該方法制備工藝簡單，產物純度高，電化學性能良好，易于商業化生產；本專利技術首先在惰性氣氛條件下通過高溫噴霧熱解法促使磷酸錳鋰均勻形核，進而降低后續反應的溫度和時間，制備出電化學性能優異磷酸錳鋰正極材料；本專利技術的制備方法簡單，由于原料在分子離子級別混合通過高溫噴霧熱解后降低了后續反應的溫度和時間，所得的磷酸錳鋰材料純度高，晶體結構完整，顆粒細小均勻，電化學性能優異。附圖說明圖1是實施例9所制備的磷酸錳鋰材料的SEM照片。圖2是實施例9和實施例10所制備的磷酸錳鋰材料在O. 05C倍率下(lC=170mAh/ g)的放電曲線，電壓范圍2. 5-4. 5V，電解液為lmol/L LiPF6的等體積比碳酸乙烯脂(EC)、 二甲基碳酸脂(DMC)溶液，測試溫度為25°C ±0. 5°C。其中a，b曲線分別為實施例9和實施例10中磷酸錳鋰材料的放電曲線。具體實施方式實施例1，包括以下工藝步驟A、將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和碳源化合物按摩爾比為1:1:1:0.01稱量，溶解在去離子水、酒精、戊醇或者丙酮中使其固含量為10%，攪拌均勻得到混合漿料；B、將步驟A得到的混合漿料在惰性氣氛下，在350°C噴霧熱分解爐內進行高溫噴霧熱解，得到磷酸錳鋰前軀體粉末；C、將步驟B得到的磷酸錳鋰前軀體粉末置于惰性氣氛保護爐中，在500°C溫度下焙燒2 小時，自然冷卻得到鋰電池磷酸錳鋰正極材料。實施例2，包括以下工藝步驟A、將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和碳源化合物按摩爾比為1.05:1:1:0. 5稱量，溶解在去離子水、酒精、戊醇或者丙酮中使其固含量為60%，攪拌均勻得到混合漿料；B、將步驟A得到的混合漿料在惰性氣氛下，在650°C噴霧熱分解爐內進行高溫噴霧熱解，得到磷酸錳鋰前軀體粉末；C、將步驟B得到的磷酸錳鋰前軀體粉末置于惰性氣氛保護爐中，在850°C溫度下焙燒6 小時，自然冷卻得到鋰電池磷酸錳鋰正極材料。實施例3，包括以下工藝步驟A、將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和碳源化合物按摩爾比為1.03:1:1:0.26 稱量，溶解在 去離子水、酒精、戊醇或者丙酮中使其固含量為35%，攪拌均勻得到混合漿料；B、將步驟A得到的混合漿料在惰性氣氛下，在500°C噴霧熱分解爐內進行高溫噴霧熱解，得到磷酸錳鋰前軀體粉末；C、將步驟B得到的磷酸錳鋰前軀體粉末置于惰性氣氛保護爐中，在675°C溫度下焙燒4 小時，自然冷卻得到鋰電池磷酸錳鋰正極材料。實施例4，包括以下工藝步驟A、將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和碳源化合物按摩爾比為1.01:1:1:0.05 稱量，溶解在去離子水、酒精、戊醇或者丙酮中使其固含量為55%，攪本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋰電池磷酸錳鋰正極材料的噴霧熱解制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：A、將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和碳源化合物按摩爾比為1?1.05:1:1:0.01?0.5稱量，溶解在去離子水、酒精、戊醇或者丙酮中使其固含量為10?60%，攪拌均勻得到混合漿料；B、將步驟A得到的混合漿料在惰性氣氛下，在350?650℃噴霧熱分解爐內進行高溫噴霧熱解，得到磷酸錳鋰前軀體粉末；C、將步驟B得到的磷酸錳鋰前軀體粉末置于惰性氣氛保護爐中，在500?850℃溫度下焙燒2?6小時，自然冷卻得到鋰電池磷酸錳鋰正極材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭威，吳仕明，朱睿，王珂，
申請(專利權)人：中國東方電氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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