[发明专利]磷酸铁锰锂前驱体和磷酸铁锰锂及其制备方法、电极及电池

说明书

本申请涉及电池技术领域，提供了一种磷酸铁锰锂前驱体的制备方法，包括：制备铁锰中间体的步骤：提供第一铁源和第一锰源，制备第一铁锰中间体；混料处理的步骤：混合第一铁锰中间体、第一磷源、第一锂源和第一碳源得到混合料；研磨处理的步骤：研磨混合料；预处理的步骤：对经过研磨的混合料进行预处理，得到磷酸铁锰锂前驱体；磷酸铁锰锂前驱体的制备方法还包括：提供用于制备磷酸铁锰锂前驱体的反应前体，并在制备铁锰中间体、混料处理、研磨处理和预处理中的至少一个步骤中加入反应前体并进行相应处理。本申请提供的磷酸铁锰锂前驱体的制备方法可实现磷酸铁锰锂正极材料的可定制化，兼顾磷酸铁锰锂不同侧面的性能要求。

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锰锂前驱体和磷酸铁锰锂及其制备方法，一种电极以及一种电池。

背景技术

磷酸铁锰锂作为磷酸铁锂的升级版，是在磷酸铁锂的基础上添加锰元素而获得的新型正极材料。磷酸铁锰锂对比磷酸铁锂具有更高的电压平台，能量密度可以比其高出15％左右，且保留了磷酸铁锂的安全性及低成本特性。

现有制备磷酸铁锰锂正极材料有两大类方法，第一类可称之为一步法，其将铁源、锰源、磷源、锂源和碳源混合，经一定反应和处理获得磷酸铁锰锂前驱体，再经过焙烧和破碎，获得磷酸铁锰锂正极材料；常见的一步法包括溶胶凝胶法、水热法和砂磨混合固相法等。第二类可称之为两步法，其先制备铁锰中间体，再将铁锰中间体与磷源、锂源、碳源混合砂磨，经干燥和预处理获得磷酸铁锰锂前驱体，再经过焙烧和后处理，获得磷酸铁锰锂正极材料。

不同方法制备的磷酸铁锰锂前驱体具有不同特征，比如元素分布、粒度分布、一次颗粒形貌、二次颗粒形貌、比表面积、水分和烧失率等等，继而这些不同特征还会影响焙烧时元素扩散、形核结晶、颗粒长大和碳包覆等等，最终导致获得的磷酸铁锰锂具有不同性能特征。因此，现有的制备方法很难兼顾磷酸铁锰锂不同侧面的性能要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种磷酸铁锰锂前驱体和磷酸铁锰锂及其制备方法，一种电极以及一种电池，旨在解决现有制备方法难以兼顾磷酸铁锰锂不同侧面的性能要求的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种磷酸铁锰锂前驱体的制备方法，包括：

制备铁锰中间体的步骤：提供第一铁源和第一锰源，制备第一铁锰中间体；

混料处理的步骤：混合所述第一铁锰中间体、第一磷源、第一锂源和第一碳源得到混合料；

研磨处理的步骤：研磨所述混合料；

预处理的步骤：对经过所述研磨的所述混合料进行预处理，得到磷酸铁锰锂前驱体；

所述磷酸铁锰锂前驱体的制备方法还包括：提供用于制备磷酸铁锰锂前驱体的反应前体，并在所述制备铁锰中间体、所述混料处理、所述研磨处理和所述预处理中的至少一个的步骤中加入所述反应前体并进行相应处理。

进一步地，在所述制备铁锰中间体的步骤中加入所述反应前体，所述制备铁锰中间体的步骤包括：提供第一铁源和第一锰源；将所述第一铁源、所述第一锰源与所述反应前体混合，制备得到包含第一铁锰中间体和所述反应前体的混合沉淀物；其中，所述反应前体包括第二铁锰中间体；且在所述研磨处理的步骤，混合所述混合沉淀物、第一磷源、第一锂源和第一碳源得到混合料。

进一步地，所述第一铁源包括硫酸亚铁溶液，所述第一锰源包括硫酸锰溶液，所述第二铁锰中间体包括草酸亚铁锰中间体。

进一步地，在所述混料的步骤中加入所述反应前体，所述混料处理的步骤包括：混合所述第一铁锰中间体、所述第一磷源、所述第一锂源、所述第一碳源以及所述反应前体得到混合料；其中，所述反应前体包括第二铁源、第二锰源、第二磷源、第二锂源、第二碳源。