[发明专利]磷酸锰铁锂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磷酸锰铁锂的制备方法，包括以下步骤：(1)将单质铁、二氧化锰和磷酸水溶液混合，得混合物A，将所述混合物A球磨，得磷酸氢锰铁；(2)将所述磷酸氢锰铁、碳酸锂和葡萄糖混合，砂磨至产物粒径D50为0.2μm‑1μm，干燥，煅烧得磷酸锰铁锂。该方法设备、工艺简单，原子经济性好，环境压力小，制造成本低，易于进行工业化生产，并且通过控制终产物的粒径，提高了磷酸锰铁锂作为电池正极材料的放电比容量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料的制备领域，特别是涉及磷酸锰铁锂及其制备方法。

背景技术

随着航天器、电动车、医疗设备以及通讯设备等电子设备的不断发展，技术比较成熟的二元锂电池，例如磷酸铁锂、磷酸锰锂电池在充放电电压、导电性能和使用寿命上逐渐体现出局限性。如今，使用新一代的三元材料磷酸锰铁锂作为电池正极具有倍率性能和循环性能更高的优势，因此，磷酸锰铁锂材料越来越受各电池厂商的重视。

据报道，有研发人员使用溶剂水热法制备磷酸锰铁锂。然而该方法一方面会用到有机溶剂，另一方面要用到高压釜，再次，溶剂水热合成时锂用量为理论用量的3倍，多余的锂需要复杂的回收工艺。此方法对设备要求较高，工艺复杂，物料回收困难，造成生产成本较高，不利于磷酸锰铁锂的规模化生产。

据报道，也有研发人员使用离子铁源和离子锰源的方法制备磷酸锰铁锂，例如使用硫酸亚铁、硝酸亚铁或醋酸亚铁作为铁源以及使用硝酸锰或者草酸锰作为锰源作为反应原料，再加入锂源和碳源合成磷酸锰铁锂，此方法在反应过程中需调节pH值，因此反应中间产品须进行洗涤(例如，用硫酸亚铁每生产1吨磷酸铁需用洗水约100吨)，含磷含硫酸根的洗水处理将给生产带来较高费用，极大地增加生产成本，并且原子经济性差。

另外，也有报道在水溶液中先合成磷酸锰铁铵，再合成磷酸锰铁锂，但此方法中的氨挥发给生产环境造成极大的污染。

综上所述，目前磷酸锰铁锂的制备方法均存在工艺复杂，成本偏高，排污压力大和原子经济性差等问题。

因此，产业上迫切需要寻找一种工艺简单、环境压力小、制造成本低、原子经济性好并且易于工业化生产的磷酸锰铁锂制备方法。

发明内容

基于此，本发明提供一种磷酸锰铁锂的制备方法，该方法设备、工艺简单，基本上所有的反应物原子均进入到产物中，原子经济性好，环境压力小，制造成本低，易于进行工业化生产，并且通过控制终产物的粒径，提高了磷酸锰铁锂作为电池正极材料的放电比容量。

具体技术方案为：

一种磷酸锰铁锂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将单质铁、二氧化锰和磷酸水溶液混合，得混合物A，将所述混合物A球磨，得磷酸氢锰铁；

(2)将所述磷酸氢锰铁、碳酸锂和葡萄糖混合，砂磨至产物粒径D50为0.2μm-1μm，干燥，煅烧得磷酸锰铁锂。

在其中一个实施例中，步骤(2)中，砂磨至产物粒径D50为0.2μm-0.6μm。

在其中一个实施例中，所述单质铁、二氧化锰和磷酸的摩尔比为(0.1-0.5)：0.5：(1.02～1.04)，所述磷酸水溶液的质量浓度为10％-50％。

在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述混合物A还包括有单质锰。

在其中一个实施例中，所述单质锰和二氧化锰的摩尔比为(0-0.5):0.5。

在其中一个实施例中，所述二氧化锰、碳酸锂和葡萄糖的摩尔比为0.5：(1-1.05)：(0.1-1)。

在其中一个实施例中，所述磷酸氢锰铁的粒径D50为1μm-5μm。

在其中一个实施例中，所述球磨的时间为10h-50h，温度为10℃-60℃；