一种磷酸锰铁锂及其制备方法与应用与流程

本发明属于电极材料，涉及一种磷酸锰铁锂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、现有磷酸锰铁锂life1-x mnxpo4(0<x＜1)材料使用的碳源包覆剂多为乙炔黑、柠檬酸、蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇和聚乙二醇等制备磷酸铁锂的常用碳源；这些有机物在经过高温烧结碳化后，可以有效提升材料导电性能和循环性能，但是这些碳层的厚度和包覆效果往往得不到有效的控制；这主要是因为碳源在浆料砂磨过程中，无法附着在锂源、铁源、锰源等无机化合物表面，起不到分散和包覆原材料的效果。

2、发明cn116835560a公开了一种磷酸铁锰锂复合材料和其制备方法、正极极片。该制备方法包括：步骤s1，将螯合剂、铁源、锰源、磷源和水混合形成原料体系，将原料体系挥发形成凝胶，将凝胶进行第一烧结，得到磷酸铁锰前驱体；步骤s2，将磷酸铁锰前驱体、锂源、碳源和有机磷酸盐混合，进行砂磨、干燥，得到磷酸铁锰锂前驱体；步骤s3，将磷酸铁锰锂前驱体进行第二烧结，得到磷酸铁锰锂复合材料。

3、发明cn117049516a公开了一种新型碳包覆材料制备及包裹磷酸锰铁锂正极材料的方法。一种新型碳包覆材料使用柠檬酸等有机多元酸与二元醇进行酯化缩合反应，通过控制端羧基含量和该聚合物分子量使其既是磷酸锰铁锂的碳源又是良好的分散剂。一种包裹磷酸锰铁锂正极材料的方法，选用柠檬酸聚乙二醇酯类作为磷酸锰铁锂的碳源和分散剂，降低砂磨过程浆料的粒径尺寸，得到形貌更规则的喷雾料，经辊道窑炉烧结和气流粉碎机粉碎，得到球形度良好、碳源分布均匀、材料粒径更小的高容量的磷酸锰铁锂材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种磷酸锰铁锂及其制备方法与应用，具有碳包覆层薄且厚薄均匀的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种磷酸锰铁锂的制备方法，包括以下步骤：

4、w1.制备锰铁氧化物纳米颗粒；

5、w2.对锰铁氧化物纳米颗粒进行碳包覆；

6、w3.对碳包覆处理后的锰铁氧化物纳米颗粒进行烧结，得到磷酸锰铁锂。

7、作为本发明的一种优选技术方案，步骤w1所述的锰铁氧化物纳米颗粒的制备包括以下步骤：

8、x1.将锰源及铁源溶解于溶剂中，得到前驱体溶液；

9、x2.对前驱体溶液进行过滤，调节ph值，并且预热，得到预处理的前驱体溶液；

10、x3.将预处理的前驱体溶液雾化，得到由微小液滴组成的气溶胶，设置气溶胶喷雾流速为10～50l/h，输送到反应炉中，于600～900℃下煅烧，得锰铁氧化物纳米颗粒。

11、作为本发明的一种优选技术方案，按重量份数计算，步骤x1中所述的前驱体溶液由以下组分组成：5～9份mncl2、3～6份fecl2、22～26份去离子水、1～2份丙烯酸及0.5～1份丙烯酸锂。

12、作为本发明的一种优选技术方案，步骤w2所述的碳包覆包括以下步骤：

13、y1.将锰铁氧化物纳米颗粒与磷酸二氢锂、磷酸、葡萄糖、十二烷基硫酸锂及去离子水于球磨机中混合，进行一次球磨，得到碳包覆混合物；

14、y2.将碳包覆混合物与葡萄糖、edta及去离子水于球磨机中混合，进行二次球磨，得到碳包覆处理后的锰铁氧化物纳米颗粒。

15、作为本发明的一种优选技术方案，步骤w3所述的烧结是指将碳包覆处理后的锰铁氧化物纳米颗粒在700～800℃的温度条件下持续烧结8～12h，得到磷酸锰铁锂。

16、作为本发明的一种优选技术方案，步骤x2所述的ph值为2.5～3.5，预热的温度为70～80℃，持续预热10～15min。

17、作为本发明的一种优选技术方案，按重量份数计算，步骤y1所述的锰铁氧化物纳米颗粒30～50份、磷酸二氢锂20～30份、磷酸10～20份、葡萄糖15～25份、十二烷基硫酸锂5～10份、去离子水5～9份。

18、作为本发明的一种优选技术方案，按重量份数计算，步骤y2所述的碳包覆混合物30～50份、葡萄糖10～15份、edta5～10份、去离子水3～5份。

19、一种根据上述制备方法所制得的磷酸锰铁锂。

20、作为本发明的一种优选技术方案，所述磷酸锰铁锂用于作为电极材料。

21、本发明的有益效果：

22、(1)本发明所提供的磷酸锰铁锂的制备配方的前驱体溶液中含有丙烯酸及丙烯酸锂，二者通过静电排斥和空间位阻共同作用于锰离子及亚铁离子，使其达到更好的分散效果。

23、(2)本发明所提供的磷酸锰铁锂的制备方法在锰铁氧化物纳米颗粒进行碳包覆的环节中开创性地使用了分步球磨，通过依次添加十二烷基硫酸锂及edta进行球磨，使碳包覆层厚度更均一，且使碳源在球磨过程中，更好地附着在锂源、铁源、锰源等无机化合物表面，起到更好地分散和包覆原材料的效果。

技术特征：

1.一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，步骤w1所述的锰铁氧化物纳米颗粒的制备包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，步骤x1中所述的前驱体溶液由以下组分组成：5～9份mncl2、3～6份fecl2、22～26份去离子水、1～2份丙烯酸及0.5～1份丙烯酸锂。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，步骤w2所述的碳包覆包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，步骤w3所述的烧结是指将碳包覆处理后的锰铁氧化物纳米颗粒在700～800℃的温度条件下持续烧结8～12h，得到磷酸锰铁锂。

6.根据权利要求2所述的一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，步骤x2所述的ph值<7，预热的温度为60～100℃，持续预热10～15min。

7.根据权利要求4所述的一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，步骤y1所述的锰铁氧化物纳米颗粒30～50份、磷酸二氢锂20～30份、磷酸10～20份、葡萄糖15～25份、十二烷基硫酸锂5～10份、去离子水5～9份。

8.根据权利要求4所述的一种磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，步骤y2所述的碳包覆混合物30～50份、葡萄糖10～15份、edta5～10份、去离子水3～5份。

9.一种如权利要求1～8所述制备方法所制得的磷酸锰铁锂。

10.根据权利要求9所述的磷酸锰铁锂，其特征在于，所述磷酸锰铁锂用于作为电极材料。

技术总结
本发明涉及一种磷酸锰铁锂及其制备方法与应用，属于电极材料技术领域。所述制备方法包括以下步骤：W1.制备锰铁氧化物纳米颗粒；W2.对锰铁氧化物纳米颗粒进行碳包覆；W3.对碳包覆处理后的锰铁氧化物纳米颗粒进行烧结，得到磷酸锰铁锂。本发明所提供的前驱体溶液中含有丙烯酸及丙烯酸锂，二者通过静电排斥和空间位阻共同作用于锰离子及亚铁离子，使其达到更好的分散效果；所提供的磷酸锰铁锂的制备方法在碳包覆环节中开创性地使用了分步球磨，通过依次添加十二烷基硫酸锂及EDTA进行球磨，使碳包覆层厚度更均一，且使碳源在球磨过程中，更好地附着在锂源、铁源、锰源等无机化合物表面，起到更好地分散和包覆原材料的效果。

技术研发人员：周泉,谭新乔,陈涛,廖财斌,余锋磊,成江涛,林桃
受保护的技术使用者：湖南裕能新能源电池材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29