一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法与流程

本发明属于磷酸锰铁锂制备领域，具体地说是一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法。

背景技术：

1、磷酸锰铁锂是锂电池正极常见的原料之一，因为其性能较磷酸铁锂更为优异且同时具备磷酸铁锂的性能优势而得到广泛的关注，针对其增强其性能的研发也在逐步进行，目前比较常见的方式为：纳米化、碳包覆、金属氧化物掺杂，其中通过金属氧化物掺杂可使晶格产生缺陷，并可抑制jahn-teller效应，从而提高材料性能，且操作步骤仅需要通过在生产过程中添加金属氧化物即可，且其原理简单，操作便捷，在实际生产中得到了广泛的推广，但是目前金属氧化物掺杂量要求少量，过量的话也会影响性能，故而对于掺杂的金属氧化物的分散度有较高的要求，目前的制备方法中无法保证金属氧化物掺杂均匀，易生产出金属氧化物聚集的磷酸锰铁锂材料，从而无法有效的改善磷酸锰铁锂材料性能。

技术实现思路

1、本发明提供一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，用以解决现有技术中的缺陷。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一：将磷酸铁锂和磷酸锰锂研磨成纳米级后混合；

5、步骤二：将金属氧化物研磨成纳米级后与步骤一获得的磷酸铁锂和磷酸锰锂的混合物一起投入溶剂形成悬浊液，然后向悬浊液中加入密度大于溶剂密度0.05-0.2g/cm3的打磨材料，在超声波作用下带动磷酸铁锂、磷酸锰锂以及金属氧化物氧化物颗粒与打磨材料发生碰撞，进一步细化颗粒和分散；

6、步骤三：步骤二操作完成后过滤，过滤去打磨材料，滤液继续超声处理；

7、步骤四:步骤三中超声处理完成后，冷冻干燥，得到纳米级粉末；

8、步骤五：步骤四得到的纳米级粉末煅烧，煅烧时将粉末完全铺平，在690-740℃的温度下煅烧8-12h，煅烧完成后冷却，进行纳米级研磨，即得金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂。

9、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤一中磷酸铁锂与磷酸锰锂的混合比例为3-5:6-10。

10、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤二中的金属氧化物的添加量为磷酸铁锂与磷酸锰锂总质量的0.5-1％。

11、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤三中的金属氧化物为氧化镁、二氧化钛、氧化锌、氧化铜、三氧化二钴、二氧化钒、二氧化锆、三氧化二铝其中的任意一种或任意两种以上以任意比例混合的混合物。

12、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤二中的溶剂体积为磷酸铁锂与磷酸锰总质量的4-6倍的体积质量比。

13、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤二中的溶剂为去离子水。

14、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤二中打磨材料为形状不规则的钢铁颗粒，所述打磨材料的添加量为磷酸铁锂与磷酸锰总质量的1-2倍，所述打磨材料的粒度为80-120目。

15、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤二中的超声波的超声频率为40-60khz，超声功率为100-200w，超声波操作时间为20-40min。

16、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤三中的超声波的超声频率为40khz，超声功率为100-120w，超声波操作时间为10-20min。

17、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤三中过滤采用孔径为10目的过滤网过滤，然后打磨材料用溶剂洗涤2-3次洗去残留颗粒，洗涤溶液与滤液合并进行下一步操作。

18、如上所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，所述的步骤四的冷冻干燥的温度为-65℃至-75℃，冷冻干燥的时间为22-26h。

19、本发明的优点是：本发明通过采用超声波和的方式加速金属氧化物在磷酸铁锂和磷酸锰锂中的快速分散，同时干燥方式采用冷冻干燥避免在干燥时已经分散的颗粒再次聚集，煅烧时将颗粒铺平，从而避免颗粒之间烧结，煅烧完成后再次粉碎混合后得到的产品金属氧化物掺杂均匀。

技术特征：

1.一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中磷酸铁锂与磷酸锰锂的混合比例为3-5:6-10。

3.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中的金属氧化物的添加量为磷酸铁锂与磷酸锰锂总质量的0.5-1％。

4.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中的金属氧化物为氧化镁、二氧化钛、氧化锌、氧化铜、三氧化二钴、二氧化钒、二氧化锆、三氧化二铝其中的任意一种或任意两种以上以任意比例混合的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中的溶剂体积为磷酸铁锂与磷酸锰总质量的4-6倍的体积质量比。

6.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中的溶剂为去离子水。

7.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中打磨材料为形状不规则的钢铁颗粒，所述打磨材料的添加量为磷酸铁锂与磷酸锰总质量的1-2倍，所述打磨材料的粒度为80-120目。

8.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中过滤采用孔径为10目的过滤网过滤，然后打磨材料用溶剂洗涤2-3次洗去残留颗粒，洗涤溶液与滤液合并进行下一步操作。

10.根据权利要求1所述的一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，其特征在于：所述的步骤四的冷冻干燥的温度为-65℃至-75℃，冷冻干燥的时间为22-26h。

技术总结
一种金属氧化物均匀掺杂电池级磷酸锰铁锂的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将磷酸铁锂和磷酸锰锂研磨后混合；步骤二：将金属氧化物研磨后与步骤一获得混合物一起投入溶剂形成悬浊液，然后向悬浊液中加入打磨材料，在超声波作用下进一步细化颗粒和分散；步骤三：步骤二操作完成后过滤，过滤去打磨材料，滤液继续超声处理；步骤四:步骤三中超声处理完成后，冷冻干燥，得到纳米级粉末；步骤五：步骤四得到的纳米级粉末煅烧，煅烧完成后冷却，进行研磨，即得成品。本发明通过采用超声波和的方式加速金属氧化物在磷酸铁锂和磷酸锰锂中的快速分散煅烧时将颗粒铺平，从而避免颗粒之间烧结，煅烧完成后再次粉碎混合后得到的产品金属氧化物掺杂均匀。

技术研发人员：张思源,张克强,邢赞
受保护的技术使用者：河北九丛科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14