一种磷酸锰铁锂正极活性材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种磷酸锰铁锂正极活性材料，尤其涉及一种磷酸锰铁锂正极活性材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、磷酸锰铁锂电池具有4.1v和3.5v两个放电平台，理论克容量为170mah/g。与其它种类锂离子电池相比，磷酸锰铁锂电池具有原材料资源丰富、价格低廉、热稳定性好、循环寿命长以及环境友好等优点。与磷酸铁锂电池相比，磷酸锰铁锂电池具有更高的放电平台和材料稳定性；与钴酸锂(licoo2)、锰酸锂(limn2o4)、镍酸锂(linio2)、三元素材料(lini0.3co0.3mn0.3o2)相比，磷酸铁锰锂电池的循环性能、低温性能、安全性能、性价比等方面较为突出；因此磷酸铁锰锂电池得到商业重视，已有多家厂商进行针对性研究。

2、但是，现阶段的磷酸铁锰锂正极材料存在压实密度不高的缺陷，对于急需要提升能量密度的动力电池厂商而言不能满足要求。并且，较低的电子导电率和锂离子扩散速率也是他的劣势。

3、因此，研制一种兼具高压实密度与强导电性能的磷酸锰铁锂正极活性材料是现阶段亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种磷酸锰铁锂正极活性材料，该材料具有压实密度较高且导电性能较强的特点。

2、本发明还提供一种磷酸锰铁锂正极活性材料的制备方法，使用该方法可制得上述磷酸锰铁锂正极活性材料。该制备方法具有操作简便、可制得压实密度高且导电性能强的磷酸锰铁锂正极活性材料的特点。

3、本发明还提供一种正极片，该种正极片具有导电性能较强的特点。

4、本发明还提供一种电池，该种电池具有倍率性能较好、能量密度高的优势。

5、本发明提供一种磷酸锰铁锂正极活性材料，其中，包括磷酸锰铁锂内核和覆盖在所述内核至少部分表面的碳包覆层，所述磷酸锰铁锂正极活性材料的压实密度不低于2.5g/cm3，粉体电阻率不高于250ω·cm。

6、如上所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其中，所述磷酸锰铁锂内核具有式1所示的化学组成，

7、limnxfe1-xpo4，式1；

8、其中0.4≤x≤0.6。

9、如上所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其中，包括磷酸锰铁锂内核和覆盖在所述内核至少部分表面的碳包覆层，所述磷酸锰铁锂正极活性材料的压实密度不低于2.5g/cm3，电子电导率不低于10-7s/m。

10、如上所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其中，包括第一磷酸锰铁锂颗粒和第二磷酸锰铁锂颗粒，所述第一磷酸锰铁锂颗粒的d50粒径为500-600nm，所述第二磷酸锰铁锂颗粒的d50粒径为100-200nm。

11、如上所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其中，所述第一磷酸锰铁锂颗粒的比表面积为10-13㎡/g，所述第二磷酸锰铁锂颗粒的比表面积为16-20㎡/g。

12、如上所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其中，所述磷酸锰铁锂正极活性材料中，所述碳包覆层的质量百分含量为1.3-1.6％。

13、本发明还提供一种磷酸锰铁锂正极活性材料的制备方法，使用该方法可制得上述磷酸锰铁锂正极活性材料。其中，包括以下步骤：

14、1)对包括锂源、锰源、铁盐、磷源的第一混合料依次进行第一湿磨处理和第一烧结处理，得到磷酸锰铁锂前驱体；

15、所述第一烧结处理的处理温度为400-600℃，处理时间为4-6h；

16、2)对包括部分磷酸锰铁锂前驱体、碳源、非离子型乳化剂的第二混合料依次进行第二湿磨处理和第二烧结处理，得到d50粒径为500-600nm的第一磷酸锰铁锂颗粒；

17、所述第二烧结处理的处理温度为700-800℃，处理时间为4-6h；

18、3)对包括部分磷酸锰铁锂前驱体、碳源、钛源的第三混合料依次进行第三湿磨处理和第三烧结处理，得到d50粒径为100-200nm的第二磷酸锰铁锂颗粒；

19、所述第三烧结处理的处理温度为700-800℃，处理时间为4-6h；

20、4)对所述第一磷酸锰铁锂颗粒和所述第二磷酸锰铁锂颗粒进行混合处理，得到所述磷酸锰铁锂正极活性材料；

21、所述混合处理中，所述第一磷酸锰铁锂颗粒和所述第二磷酸锰铁锂颗粒的质量比为1：1-1：5。

22、如上所述的磷酸锰铁锂正极活性材料的制备方法，其中，步骤2)中，所述碳源的质量为所述磷酸锰铁锂前驱体质量的3.0-6.0％，所述非离子型乳化剂占所述磷酸锰铁锂前驱体质量的0.1-0.2％；和/或，

23、步骤3)中，所述碳源的质量为所述磷酸锰铁锂前驱体质量的3.0-6.0％；所述钛源占所述磷酸锰铁锂前驱体质量的0.2-0.4％。

24、如上所述的磷酸锰铁锂正极活性材料的制备方法，其中，在所述第一湿磨处理中，当第一混合料的d50粒径为0.5-0.6μm，结束所述第一湿磨处理；

25、在所述第二湿磨处理中，当第二混合料的d50粒径为0.4-0.5μm，结束所述第二湿磨处理；

26、在所述第三湿磨处理中，当第三混合料的d50粒径为0.4-0.5μm，结束所述第三湿磨处理；

27、和/或，

28、所述第一湿磨处理中，第一混合料的固含量为30-60wt％；

29、所述第二湿磨处理中，第二混合料的固含量为30-60wt％；

30、所述第三湿磨处理中，第三混合料的固含量为30-60wt％。

31、本发明还提供一种正极片，其中，包括上述任一种磷酸锰铁锂正极活性材料。

32、本发明还提供一种电池，其中，包括上述正极片；

33、和/或，

34、包括上述任一种磷酸锰铁锂正极活性材料。

35、本发明提供的磷酸锰铁锂正极活性材料的压实密度不低于2.5g/cm3，电子电导率不低于10-7s/m，具有压实密度较高且导电性能较强的特点。

技术特征：

1.一种磷酸锰铁锂正极活性材料，其特征在于，包括磷酸锰铁锂内核和覆盖在所述内核至少部分表面的碳包覆层，所述磷酸锰铁锂正极活性材料的压实密度不低于2.5g/cm3，电子电导率不低于10-7s/m。

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂内核具有式1所示的化学组成，

3.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其特征在于，包括第一磷酸锰铁锂颗粒和第二磷酸锰铁锂颗粒，所述第一磷酸锰铁锂颗粒的d50粒径为500-600nm，所述第二磷酸锰铁锂颗粒的d50粒径为100-200nm。

4.根据权利要求3所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其特征在于，所述第一磷酸锰铁锂颗粒的比表面积为10-13㎡/g，所述第二磷酸锰铁锂颗粒的比表面积为16-20㎡/g。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的磷酸锰铁锂正极活性材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂正极活性材料中，所述碳包覆层的质量百分含量为1.3-1.6％。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的磷酸锰铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的磷酸锰铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述碳源的质量为所述磷酸锰铁锂前驱体质量的3.0-6.0％，所述非离子型乳化剂占所述磷酸锰铁锂前驱体质量的0.1-0.2％；和/或，

8.根据权利要求6或7所述的磷酸锰铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，在所述第一湿磨处理中，当第一混合料的d50粒径为0.5-0.6μm，结束所述第一湿磨处理；

9.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的磷酸锰铁锂正极活性材料。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述正极片；

技术总结
本发明提供一种磷酸锰铁锂正极活性材料及其制备方法和应用。磷酸锰铁锂正极活性材料包括磷酸锰铁锂内核和覆盖在所述内核至少部分表面的碳包覆层，所述磷酸锰铁锂正极活性材料的压实密度不低于2.5g/cm3，电子电导率不低于10‑7S/m。本发明提供的磷酸锰铁锂正极活性材料具有压实密度较高且导电性能较强的特点。

技术研发人员：曹佳义,刘飞,王晓阳,苑永,孔德香,于广林
受保护的技术使用者：天津容百斯科兰德科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12