[发明专利]一种磷酸锰的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸锰的制备方法，包括以下步骤：按设定的比例取浓磷酸和高锰酸钾，并混合均匀；混合物设定温度下进行反应；反应结束，将反应液进行过滤、洗涤、干燥，得到磷酸锰MnPO₄·H₂O。本发明不同于传统的低价锰源氧化制备磷酸锰的技术路线，以高锰酸钾和商业磷酸为原料，不需要额外添加溶剂及氧化还原剂，简化了反应工艺并降低了成本。而与专利CN102849715A《纳米磷酸锰的制备方法》相比，不需要使用硫酸和草酸，除了磷酸中的水以外不需要额外加水，不需要控制溶液浓度和pH值，反应简单，产率高。采用本发明的方法生产磷酸锰，成本低、工艺简单、绿色环保、环境友好，具有工业化价值。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，尤其涉及一种磷酸锰的制备方法。

背景技术

过渡金属磷酸盐是一种用途十分广泛的化工原料，不仅可以作为吸附剂、催化剂、离子交换剂、磷化剂，而且在陶瓷、电介质、磁学、电学等方面都有潜在的应用前景。近年来，磷酸锰作为锂离子电池正极材料磷酸锰锂的前驱体，具有重要的应用价值。

目前锂离子电池正极材料LiFePO₄的主流制备方法是使用磷酸铁FePO₄·H₂O 作为前驱体。而磷酸锰MnPO₄·H₂O前驱体难以像FePO₄·H₂O一样大规模制备，这主要由于Mn³⁺在水溶液中容易发生歧化反应，生成Mn²⁺和MnO₂。目前国内外对于磷酸锰的制备方法研究较少，现有制备方法通常是使用硝酸盐在乙醇或水溶液中将Mn²⁺氧化为Mn³⁺，与磷酸或磷酸盐反应生成磷酸锰。如论文《Synthesis and Characterization of Lithium ManganesePhosphate by a Precipitation Method》、《Hydrothermally Controlled Growth ofMnPO₄·H₂O Single-Crystal Rods》中分别使用硝酸锰和磷酸在乙醇及水体系下制备出磷酸锰。但是这类方法使用硝酸盐作为氧化剂，生产成本高，同时产生含氮废液废气，污染环境。若在酒精体系中合成，则生成及环保成本进一步提高。另外，专利CN102849715A 《纳米磷酸锰的制备方法》中将高锰酸钾加入硫酸、磷酸、草酸的混合水溶液中，通过硫酸调节混合溶液中氢离子的浓度，以草酸为还原剂还原高锰酸钾得到二价锰离子，锰离子与高锰酸根发生逆歧化反应，得到三价锰离子，并与磷酸反应得到磷酸锰。该反应体系复杂，反应时间长(24h以上)，且会引入硫酸根，需大量水清洗。因此，需要开发绿色环保、快速高效制备磷酸锰的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、节约成本、减少污染、适合于工业化生产的磷酸锰的制备方法。

本发明为一种磷酸锰的制备方法，包括以下步骤：

按设定的比例取浓磷酸和高锰酸钾，并混合均匀；混合物设定温度下进行反应；反应结束，将反应液进行过滤、洗涤、干燥，得到磷酸锰MnPO₄·H₂O。

所述的浓磷酸的质量分数为85％；所述的设定比例是指：高锰酸钾与浓磷酸的固液比为(2～5):(20～40)g/mL；优选的：高锰酸钾与浓磷酸的固液比为 (3～4):(20～40)g/mL。

所述的设定温度为140～200℃，反应时间为1～20h；优选的：设定温度为 150～180℃，反应时间为6～12h。

所述的磷酸锰MnPO₄·H₂O为灰绿色粉末，二次颗粒呈哑铃状。

本发明的原理：