[发明专利]一种磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法及其用途

权利要求书

1.一种磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，包括以下步骤：

a)依摩尔比为1∶1-y∶y∶1，且0＜y＜1；选择锂源、铁源、锰源及磷酸源为原料；

b)基于磷酸锂铁锰/碳(LFMP/C)的总重量，选择使用量介于1～30wt％的碳源；其中，所述碳源选自蔗糖、葡萄糖、淀粉、呋喃树脂、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚苯乙烯球(PS球)、甲基丙烯酸甲酯球(PMMA球)、Super P导电碳材、碳球导电碳材(CS)、碳黑导电碳材(CB)、石墨烯导电碳材、纳米碳管碳材、人工石墨、合成石墨或中间相碳微球(MCMB)的其中一种或以上混合；

c)将锂源、铁源、锰源、磷酸源及碳源直接做固相混合及研磨；其中，在进行五种原料固相混合时，加入螫合剂作为还原剂，且所述螫合剂选自草酸、酒石酸、柠檬酸、聚丙烯酸或琥珀酸的其中一种或以上混合；

d)将步骤c)研磨后的前趋物置入高温炉，在空气中、或在氩气或氮气环境下、或在通入氢气及氩气混合气环境下，在煅烧温度600～900℃下，持续煅烧热处理10～72小时，取得获得碳源包覆改性的磷酸锂铁锰(LFMP)煅烧产物，即制得分子式为LiFe_1-yMn_yPO₄/C的磷酸锂铁锰/碳(LFMP/C)阴极材料，其中0＜y＜1。

2.如权利要求1所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，在进行步骤d)持续煅烧热处理之前，对置入高温炉的前趋物先进行预烧热处理，在温度350～500℃下热处理1～10小时，将前趋物的水份及小分子除掉。

3.如权利要求1或2所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，在步骤d)进行煅烧热处理的过程中，通入氢气及氩气混合气体的组成，为H₂∶Ar＝10％∶90％、H₂∶Ar＝5％∶95％、H₂∶Ar＝4％∶96％、H₂∶Ar＝3％∶97％、H₂∶Ar＝2％∶98％、H₂∶Ar＝1％∶99％或H₂∶Ar＝0.5％∶99.5％的其中一种组成。

4.如权利要求3所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，在步骤d)制得的磷酸锂铁锰/碳阴极材料，包含残留碳量占磷酸锂铁锰/碳(LFMP/C)总重量的0.10～20wt％。

5.如权利要求3所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，在步骤d)制得的磷酸锂铁锰/碳阴极材料，分子式为LiFe_1-yMn_yPO₄/C，且y＝0.2、0.5、0.7及0.8。

6.如权利要求3所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，所述锂源为锂金属氢氧化物、锂金属氯化物或锂金属盐类；所述铁源为铁金属氧化物、铁金属氯化物或铁金属盐类；所述锰源为锰金属氧化物或锰金属盐类；所述磷酸源为选自磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸铵锂、磷酸或磷酸钠的其中一种或以上混合。

7.如权利要求3所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，所述氩气(Ar)以氮气(N₂)取代。

8.如权利要求3所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，所述锂源选自氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂、氯化锂、磷酸氢锂、磷酸锂、碳酸锂或碳酸氢锂的其中一种或以上混合；所述铁源选自硫酸铁、草酸亚铁、磷酸铁、醋酸铁、硝酸铁、氯化铁或氧化铁的其中一种或以上混合；所述锰源选自草酸锰、碳酸锰、柠檬酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰、磷酸锰或氧化锰的其中一种或以上混合；所述磷酸源为选自磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸锂、磷酸氢锂、磷酸铵锂、磷酸或磷酸钠的其中一种或以上混合。

9.如权利要求8所述的磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法，其中，所述铁源为掺杂0.1～10％摩尔比过渡金属元素或稀土金属元素的铁金属，且所述过渡金属元素至少选自铌(Nb)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)、锰(Mn)、钇(Y)或钌(Ru)的其中一种，所述稀土金属元素至少选自镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、钆(Gd)或铒(Er)的其中一种。