[发明专利]一种锂离子电池复合正极材料LiMn1-x

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合正极材料LiMn_1‑xFe_xPO₄/C(x＝0.05～0.25)的合成方法，包括以下步骤:1)按所述的化学计量比配料，并预先将包含添加剂、化学计量比的Fe源、P源的溶液进行预反应；预反应后向反应液中补加添加剂以及化学计量比的锰源，再在球磨下进行氧化还原反应，氧化还原后向反应液中加入碳源和计量比下的锂源，继续球磨得到前驱体浆料；2)将步骤1)所得前驱体浆料进行砂磨处理，随后经喷雾干燥得前驱体；3)对步骤2)所得的前驱体材料在保护气氛条件下进行烧结处理，即得到所述的LiMn_xFe_1‑xPO₄/C复合正极材料。本发明制得的材料具有优秀的倍率和循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料的合成技术领域，具体涉及纳微锂离子电池 正极材料LiMn_xFe_1-xPO₄/C的方法。

技术背景

自从1997年，J B Goodenough等提出，LiMPO₄材料可以作为锂离子电池正 极材料以后，磷酸盐系材料便受到科研工作者的广泛关注，其中LiFePO₄材料凭 借其优异的循环性能、稳定的安全性能、低廉的生产成本以及绿色环保的生产工 艺已经成功实现大规模商业化生产。同为磷酸盐系正极材料，磷酸锰锂具有4.1V 的放电平台，相对磷酸铁锂3.4V的放电平台而言，磷酸锰锂材料的理论能量密 度有20％的提高。

同时,磷酸锰锂相对磷酸铁锂材料而言具有更低的离子传输速率和电子导电 率，使得其放电容量以及倍率性能未能得到有效发挥。而且，也会使得磷酸锰锂 材料在循环过程中，其材料结构发生破坏，从而影响材料的循环性能。研究表明， 铁元素取代锰元素进行掺杂后的磷酸锰铁锂材料，其锂离子扩散系数及电子电导 率获得了有效的改善，材料表现出较好的电化学性能。

制备方法一般先合成均匀的铁锰前驱体，例如草酸亚铁锰[Liu W,Gao P,Mi Y,etal.Fabrication ofhigh tap density LiFe_0.6Mn_0.4PO₄/C microspheres by a doublecarbon coating-spray drying method for high rate lithium ion batteries[J].Journal of Materials ChemistryA,2013,1(7):2411-2417]、磷酸铁锰[电池级磷酸铁锰的制备 方法、磷酸铁锰锂、电池正极材料及二次电池.中国:CN107697899A[P]. 2017-10-31]、氧化铁锰[Wu K,Hu G,Du K,et al.Synthesis and characterization of high-rateLiMn_1/3Fe_2/3PO₄/C composite using nano-MnFe₂O₄ as precursor[J]. MaterialsLetters,2015,152:217-219]等，但这些方法制备过程中都需要引入含有 阴离子的金属盐，需要多次洗涤，带来废水需要处理，增加工序成本。很有必要 开发原子利用率高、成本低、环境友好的合成技术。

发明内容

针对LiMPO₄材料锂离子扩散速率低、电子导电性差的固有缺陷，本发明通 过氧化还原反应实现铁锰原材料转化成铁锰磷酸盐，结合材料微纳化和高效的制 备途径，获得具有连续导电网络的二次球形颗粒，从而提供一种制备纳微锂离子 电池正极材料LiMn_1-xFe_xPO₄/C的方法。