[发明专利]磷酸锰锂二次结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸锰锂二次结构的制备方法，包括以下步骤：分别提供+2价锰源溶液、锂源溶液及磷源溶液，所述+2价锰源溶液、锂源溶液及磷源溶液分别为+2价锰源化合物、锂源化合物及磷源化合物在有机溶剂中溶解得到；将所述+2价锰源溶液、所述锂源溶液及所述磷源溶液混合形成混合溶液，所述+2价锰源化合物与所述磷源化合物中的+2价锰元素：磷的摩尔比为1：(2.5～4.5)；以及将所述混合溶液在溶剂热反应釜中加热进行溶剂热反应。本发明还公开了一种所述磷酸锰锂二次结构。

技术领域

本发明涉及电化学电池材料领域，特别是涉及磷酸锰锂二次结构及其制备方法。

背景技术

具有橄榄石结构的锂过渡金属磷酸盐，如磷酸铁锂、磷酸锰锂，是一种目前主要用于二次锂电池的正极活性材料，其具有原材料价格低廉，储藏丰富，对环境无污染，化学性质稳定，安全性能非常好，储锂容量较高，循环性能好，电压较高等优点。目前研究最为集中的是磷酸铁锂(LiFePO₄)，其被视为未来动力电源应用的理想候选。然而磷酸铁锂的不足之处是它的导电性较差且锂离子扩散速度慢。现有的用于提高磷酸铁锂导电性的方法主要是通过碳材料包覆磷酸铁锂及采用金属离子对磷酸铁锂进行掺杂。在提高锂离子扩散速度方面，人们尝试将磷酸铁锂纳米化，以缩短锂离子的扩散通道。现有的制备纳米级磷酸铁锂的方法主要是采用水热或溶剂热的方法，在不同的反应条件下制备出纳米球、纳米片或纳米线等各种形状的磷酸铁锂纳米颗粒。

然而，传统的纳米级锂过渡金属磷酸盐在直接使用时有其自身的缺点和问题，例如纳米级锂过渡金属磷酸盐的堆积密度较低，且在制作电极片时需要使用较多的导电剂和粘结剂，使电池的容量体积比受到限制。另外，采用纳米级锂过渡金属磷酸盐颗粒由于表面积较大，在制备电极浆料和电极片的涂膜时也存在困难，不易形成较为均匀的电极片。纳米片之间片与片的无序结构会造成电池一致性差、批次性差等问题。

虽然现有技术中也有将该纳米级锂过渡金属磷酸盐颗粒作为一次颗粒，采用喷雾干燥等二次造型方法，制备出由大量锂过渡金属磷酸盐一次颗粒组成的二次球形颗粒，然而这种方法制备的二次颗粒在形貌和尺寸方面较难得到控制，最终导致颗粒不均匀，批次性差，进而引起电池加工难度大，电池性能差等问题。况且目前喷雾造粒工艺中二次颗粒粒径只能控制在20微米以上，存在颗粒粒径较大，空心率较高等问题，因此只能通过粉碎成2～8微米左右的无定型颗粒才能使用，该工艺虽然一定程度上降低了电池加工难度，但是材料一致性差，最终导致电池一致性差，安全性低等问题。一次颗粒组成的二次球形颗粒的成球控制具有灵活多变的特点，现有的磷酸锰锂的成球方法还处于探索阶段，合成工艺还不成熟，无法寻找到能够准确控制合成规整的形貌的规律性方法。

发明内容

基于此，有必要提供一种工艺简单、易于控制、产物形貌规整的磷酸锰锂二次结构及其制备方法。

一种磷酸锰锂二次结构的制备方法，包括以下步骤：

分别提供+2价锰源溶液、锂源溶液及磷源溶液，所述+2价锰源溶液、锂源溶液及磷源溶液分别为+2价锰源化合物、锂源化合物及磷源化合物在有机溶剂中溶解得到；

将所述+2价锰源溶液、所述锂源溶液及所述磷源溶液混合形成混合溶液，所述+2价锰源化合物与所述磷源化合物中的+2价锰元素：磷的摩尔比为1：(2.5～4.5)；以及

将所述混合溶液在溶剂热反应釜中加热进行溶剂热反应。

在其中一个实施例中，所述+2价锰源化合物与所述磷源化合物中的+2价锰元素：磷的摩尔比为1：(2.75～3.5)。

在其中一个实施例中，所述+2价锰源化合物与所述锂源化合物中的+2价锰元素：锂的摩尔比为1：(1～4)。

在其中一个实施例中，所述+2价锰源化合物与所述锂源化合物中的+2价锰元素：锂的摩尔比为1：(2.5～3.5)。