[发明专利]一种磷酸盐正极材料的制备方法

说明书

而本发明公开了一种工艺简单、环保、有利于铁锰元素混合均匀磷酸铁锰锂的制备方法，通过先用过量磷酸完全溶解铁源、锰源，过滤；将过滤得到的溶液补入可溶性铁源、锰源以及一定量的锂盐，反应完成后，加入碳源和添加剂，进行研磨，将研磨后的浆料进行干燥，获得前驱体；将所得前驱体进行烧结，可制备出电化学性能较好的磷酸铁锰锂/碳复合材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，涉及一种磷酸盐正极材料的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂具有价格低廉、理论容量高、工作电压平稳、无毒环保、结构稳定、安全和长循环寿命等优异性能，因此一直成为近几年的研究热点，但其低能量密度的缺点限制了其在动力电池领域的应用。

磷酸铁锰锂结构与磷酸铁锂相同，均为有序的橄榄石结构，且兼具磷酸铁锂、磷酸锰锂的优点，具有较高的安全和稳定性，理论容量也高达170mAh/g；同时相比于磷酸铁锂，具有更高的工作电压，理论上其能量密度也比磷酸铁锂高21％，被视为磷酸铁锂的升级版，因此也越来越受到大家的关注。

中国专利CN 11564622A公开了一种磷酸锰铁锂复合材料的制备方法，该专利一次性将磷酸铁、碳酸锰或者草酸锰、锂源、磷源、碳源混合，并加入溶剂进行球磨，形成前驱体浆料；接着将上述前驱体浆料干燥、烧结，形成磷酸锰铁锂正极材料。该发明中的铁源和锰源均为固体，即使通过球磨，也很难达到铁锰元素分子级别均匀混合，所制备的磷酸铁锰锂循铁锰元素很难形成铁锰固溶体，在充放电循环环过程中容易造成铁锰元素分离。

中国专利CN 109192963 A公开了一种磷酸铁锰锂复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将锂源、铁源、锰源和磷源在溶剂中混合，调节pH值反应后得到磷酸铁锰锂中间体；(2)将所述磷酸铁锰锂中间体热处理，得到磷酸铁锰锂前驱体；(3)将所述磷酸铁锰锂前驱体、锂源、碳源、水和添加剂混合，再依次经过研磨、干燥与热处理，得到磷酸铁锰锂复合材料。本申请提供的磷酸铁锰锂复合材料的制备涉及两次补锂，但铁源、锰源均为一次性加入，会影响最终生成材料的电化学性能。

综上所述，现有技术中合成磷酸铁锰材料的制备方法通常将固体铁源、锰源一次性加入，而这易造成最终磷酸铁锰锂材料中的铁、锰元素分布不均匀，最终影响到制备的磷酸铁锰锂的电化学性能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种原子利用率高、环保、有利于铁锰元素混合均匀磷酸铁锰锂的制备方法，该方法制备的磷酸铁锰锂表现出较好的电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

首先，提供一种磷酸铁锰锂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铁源、锰源加入到磷酸溶液中，加热，待反应完成后，过滤，得到滤液A；

(2)将锂源、铁源、锰源加入到滤液A中，待反应完成后，加入碳源和添加剂，进行研磨，将研磨后的浆料进行干燥，获得前驱体；

(3)将步骤(2)所得前驱体进行烧结，得到复合材料。

在一些具体的实施方式中，所述方法具体包含以下步骤：

(1)将铁源、锰源加入到的稀释后的磷酸中，加热，待反应完成后，过滤，得到滤液A；

(2)将锂源、铁源、锰源加入到滤液A中，待反应完成后，加入碳源和添加剂，进行粗磨、细磨，使得浆料混合均匀，待细磨浆料达到粒度后，将细磨后的浆料进行干燥，获得磷酸铁锰锂/碳复合材料前驱体；

(3)将步骤(2)所得磷酸铁锰锂/碳复合材料前驱体在惰性气体保护氛围下，进行烧结，得到磷酸铁锰锂/碳复合材料。

进一步地，步骤(1)中所述铁源为铁粉、铁片、铁锭的一种或几种；所述锰源为电解锰片、锰粉的一种或两种。