[发明专利]一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法，属于锂电池技术领域。它解决了现有磷酸锰铁锂材料克容量低、导电性差等问题，一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，主体材料的化学式为LiMn_1‑x‑yFe_xM_yPO₄；0.1≤x≤0.5，0.002≤y≤0.02，同时含有质量分数为0.5‑3％的碳，M为Mg、Ni、Co、Zn中的一种或任意组合。一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，先通过溶液反应制备Mn_1‑x‑yFe_xM_yCO₃，再固相反应得到磷酸锰铁锂材料。本发明提供的制备方法原材料丰富廉价，工艺过程简便，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，特别涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法。

背景技术

在当今社会能源问题和环境问题已经引起人们的广泛重视，二次电池不仅可以作为储能工具促进太阳能发电、风力发电的发展，而且可以作为交通工具的能量来源从而减少化石燃料的使用和减少车辆尾气排放。在各类二次电池中，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、对环境友好等优点，已被广泛应用于各种便携式电子产品、电动工具、电动车辆等领域。

锂离子电池可以选用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等几种，其中磷酸铁锂材料具有原料来源丰富、循环性能好、安全性高等优点，也已经被大量使用。但是磷酸铁锂的放电电压平台比较低，这限制了其能量密度，且由于放电电压平台差别明显而难以与锰酸锂或镍钴锰酸锂混合搭配使用。

与磷酸铁锂(LiFePO₄)相比，磷酸锰铁锂(LiMn_1-xFe_xPO₄)具有4.0V左右的高电位和几乎相同的理论容量，在同等容量发挥的条件下，磷酸锰铁锂电池的能量密度将比磷酸铁锂电池提高近20％，因此有望成为更具竞争力的新一代正极材料。磷酸锰铁锂LiMn_1-xFe_xPO₄(0x1)是在LiMnPO₄改性的基础上发展起来的，而单一的LiMnPO₄几乎为绝缘体，所以现有的磷酸锰铁锂材料(LiMn_1-xFe_xPO₄(0x1))的导电性也很差，为了使材料的电化学活性充分发挥出来需要做进一步的改进。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种磷酸锰铁锂正极材料；本发明的第二个目的是提供一种制备上述磷酸锰铁锂正极材料的制备方法。

本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，主体材料的化学式为LiMn_1-x-yFe_xM_yPO₄；0.1≤x≤0.5，0.002≤y≤0.02，同时含有质量分数为0.5-3％的碳，M为Mg、Ni、Co、Zn中的一种或任意组合。

本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种制备上述磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：将硫酸锰、硫酸亚铁、MSO₄按照摩尔比(1-x-y):x:y溶于水得到混合溶液A；将碳酸钠溶于水得到溶液B；

S02：在搅拌状态下将溶液A和溶液B混合反应，将沉淀物过滤、洗涤、烘干，得到碳酸锰铁(Mn_1-x-yFe_xM_yCO₃)；

S03：将步骤S02中得到的碳酸锰铁与锂源、磷源、碳源按比例称量混合，加入酒精，球磨后烘干；