[发明专利]一种模板法制备的LiMnPO4/C锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种LiMnPO₄/C锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）Li₃PO₄模板的制备：将含有锂源化合物的水溶液与含有磷源化合物的水溶液按照Li⁺：PO₄^3-的物质的量之比3：1的比例混合，再按照表面活性剂：Li⁺的物质的量之比1：20的比例加入表面活性剂，混合搅拌均匀，然后在超声条件下使Li₃PO₄沉淀，过滤收集Li₃PO₄沉淀，先用水洗涤再用无水乙醇洗涤至洗涤液呈中性，由此得到洗涤后的Li₃PO₄沉淀，将洗涤后的Li₃PO₄沉淀在60℃～110℃温度下干燥2～12h得到Li₃PO₄，置于300℃～500℃空气气氛中焙烧1～3h后随炉缓慢冷却至室温，再研磨粉碎得到晶态的Li₃PO₄模板；

（b）将Li₃PO₄模板按照PO₄^3-：Mn²⁺的物质的量之比1：1的比例与含有锰源化合物的水溶液混合，按照表面活性剂：Li⁺的物质的量之比1：20的比例再加入表面活性剂，然后将此混合物按照混合物：有机溶剂体积比为1：3～1的比例加入到有机溶剂中，混合搅拌均匀形成混合反应体系，再通过氨水控制混合反应体系的pH值为4～8，然后超声处理，超声处理后的混合物密封于高压釜中，置于180℃～200℃下反应4～12h，然后自然冷却至室温，固液分离，收集固体，先后分别用水和无水乙醇洗涤干净，真空干燥后得到LiMnPO₄前驱体；

（c）取LiMnPO₄前驱体与含氮聚合物按质量比5～6：1混合，加入分散剂调制成膏状，超声处理使大部分水分蒸发，然后在真空条件下干燥，得到分散均匀的混合物，将此混合物放置在管式炉中，通入惰性气体，以速率为3～5℃/min升温到250～350℃，恒温处理1～3小时；继续以速率为3～5℃/min升温到600～700℃，恒温处理3～6小时；再以速率为3～5℃/min降温到室温，得到LiMnPO₄/C锂离子电池正极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的锂源化合物为一水合氢氧化锂、醋酸锂或氯化锂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的磷源化合物为磷酸、磷酸一氢铵或磷酸二氢铵。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的锰源化合物为一水合硫酸锰、四水合硫酸锰或五水合硫酸锰。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或聚乙二醇400。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为无水乙醇、丙酮或聚乙二醇600。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的含氮聚合物为聚苯胺或聚丙烯酰胺。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的分散剂为蒸馏水或丁醇；所述的惰性气氛为高纯氮气或高纯氩气。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤（a）的在超声条件下使Li₃PO₄沉淀是在超声频率35～40K Hz下超声5～20min使Li₃PO₄沉淀；所述的步骤（b）的超声处理是在超声频率35～40K Hz下超声5～20min；所述的步骤（c）的超声处理使大部分水分蒸发是超声频率35～40K Hz下超声5～20min。

10.一种按照权利要求1-9所述任意一项的LiMnPO₄/C锂离子电池正极材料的制备方法制备得到的LiMnPO₄/C锂离子电池正极材料。