[发明专利]一种镨钴磷掺杂的硅酸锰锂复合正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种镨钴磷掺杂的硅酸锰锂复合正极材料的制备方法，该镨钴磷掺杂的硅酸锰锂的化学式为LiMn_1-x-yCo_xPr_ySi_1-zP_zO₄，其中：x=0.2-0.25，y=0.01-0.02，z=0.22-0.34。该方法包括如下步骤：（1）制备镨钴磷掺杂的硅酸锰锂前驱体；（2）热处理之后粉碎获得前驱体粉体，将炭黑和活性炭分散到丙酮，形成导电碳分散液，将前驱体粉体与上述导电碳分散液混合，将混合料球磨；（3）干燥，置于1:1(mol)CO/CO₂混合物吹扫间歇式转炉中，烧结，研磨过筛，得到产品。本发明制备的镨钴磷掺杂的硅酸锰锂复合正极材料，在硅酸锰锂中掺杂稀土元素Pr和金属元素Co对Mn进行改性、并以P元素代替部分Si元素以提高电子导电率和物质活性。

主权项

一种镨钴磷掺杂的硅酸锰锂复合正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）水热合成法制备镨钴磷掺杂的硅酸锰锂前驱体该镨钴磷掺杂的硅酸锰锂的化学式为LiMn_1‑x‑yCo_xPr_ySi_1‑zP_zO₄，其中：x=0.2‑0.25，y=0.01‑0.02，z=0.22‑0.34，按照上述化学式中的Li、Mn、Co、Pr、Si、P的摩尔量称取碳酸锂、草酸锰、乙酸钴、硝酸镨、硅酸乙酯和磷酸二氢铵；将上述硅酸乙酯和磷酸二氢铵溶解在去离子水中，形成磷酸根离子浓度为zmol/L的水溶液，将该水溶液加入到高压釜中；接着向高压釜中缓慢加入草酸锰、乙酸钴和硝酸镨，添加完毕后，将高压釜密闭并以90‑96℃的温度、150‑250rpm的速度回流10‑15h；回流之后，待高压釜的内容物下降至室温之后，打开高压釜，添加上述碳酸锂后，再次密闭高压釜，将容器内的压力控制在0.5‑1MPa，并将内容物以120‑150℃、350‑400rpm进行回流且保持10‑12h，得到镨钴磷掺杂的硅酸锰锂前驱体；（2）碳包覆用烤箱将通过水热合成获得的镨钴磷掺杂的硅酸锰锂前驱体在100‑110℃下热处理15‑20h，之后粉碎获得前驱体粉体；将质量比为1:1‑2的炭黑和活性炭分散到丙酮，形成导电碳分散液，其中丙酮与炭黑和活性炭混合物的质量比为10:1‑2；将前驱体粉体与上述导电碳分散液按照重量比100∶3‑6的比例混合得到混合料，将混合料在行星球磨机中以转速400‑500r/min球磨8‑10h；（3）烧结将球磨后的物质干燥后，置于1:1(mol)CO/CO₂混合物吹扫间歇式转炉中，以升温速率5‑10℃/min升温至650‑750℃保温8‑12h，以10‑15℃/min的降温速率降至室温，研磨过300目筛，得到产品。