[发明专利]一种锂离子电池正极材料纳米磷酸钒铁锰锂及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池正极材料，由碳包覆纳米磷酸钒铁锰锂组成，所述纳米磷酸钒铁锰锂化学式为LiV_xFe_yMn_1-3/2x-yPO₄，其中，0 < x ≤0.3, 0 < y ≤0.5。

2.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于：所述正极材料一次粒径为50~200nm，比表面积为10 ~ 40m2 / g，振实密度为0.8 ~ 2.2g/cm3。

3.一种锂离子电池正极材料制备方法，步骤包括：

A、将锂源、钒源、铁源、锰源与磷源溶解混合，加入还原剂及碳源，搅拌均匀，使其充分进行流变相化学反应得到流变相液，所述流变相液中锂、钒、铁、锰、磷、碳的摩尔比为1.0~1.2 ：0.04~0.3 ：0.01~0.5 ：0.05~0.9 ：1.0 ：0.01~0.10，还原剂含碳时，还原剂中的碳计入流变相液中的碳量，并且流变相液中碳量不小于还原剂的含碳量；

B、将流变相液喷雾干燥后得到磷酸钒铁锰锂前驱体；

C、将前驱体置于惰性气氛炉中，在流动的惰性气体或弱还原性气体保护下，烧结得到锂离子电池正极材料。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、乙酸锂、磷酸锂、草酸锂中的一种或几种，锂源含碳时，其中的碳不计入流变相液中的碳量；所述钒源选自五氧化二钒、三氧化二钒、二氧化钒、偏钒酸铵中的一种或几种；所述铁源选自纯铁、磷酸铁、磷酸亚铁、草酸铁、草酸亚铁、氧化铁、四氧化三铁、柠檬酸铁、乙酸亚铁中的一种或几种，铁源含碳时，其中的碳不计入流变相液中的碳量；所述锰源选自硝酸锰、碳酸锰和醋酸锰中的一种或几种，锰源含碳时，其中的碳不计入流变相液中的碳量；所述磷源选自磷酸、磷酸铁、磷酸亚铁、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢锂中的一种或几种；所述的还原剂选自柠檬酸、葡萄糖、抗坏血酸中的至少一种；所述碳源选自葡萄糖、庶糖、柠檬酸、酒石酸、尿素、丙烯酸、可溶性淀粉、果糖、抗坏血酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、丙三醇、无机碳中的一种或几种。 

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤A中各组分溶解步骤和溶解方法为：将铁源溶解，再将锰源、钒源、还原剂加入溶液中，加热至30 ~ 90℃，以80 ~ 1000r/分钟的速度搅拌混合2~6 h后加入锂源和碳源，继续搅拌反应3~10 h后得到流变相液。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：当铁源为纯铁时，将纯铁作为阳极在磷酸溶液中通过电化学溶解纯铁为二价铁离子，溶解具体步骤为：在无隔膜电解槽中，以纯铁板、棒或网为阳极，以钛或不锈钢板、棒或网为阴极，0.1~2.0 mol/ L磷酸水溶液为电解液，电解液温度20 ~ 60℃，以0.1~ 5.0 A/dm2 的电流电解1~11 h 得到二价铁离子磷酸溶液。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤B中喷雾干燥工艺条件为：送料流速为0.2 ~ 10L/min，进风温度为120 ~ 320℃，出风温度为90 ~ 150℃。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤C中烧结工艺条件为：通气流量为1 ~ 5L/min；升温速率为2 ~ 10℃ /min，升温至200-400℃后恒温2-8h，然后以2-20℃ /min的速率升温至500 ~ 800℃，烧结3~18h。

9.如权利要求3或8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤C中惰性气体为高纯氮气或氩气；弱还原性气体选自氢气、一氧化碳和二氧化碳混合气体中的一种。

10.一种锂离子电池，含有如权利要求3-9任一项制备方法制备的正极材料。