本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體而言，涉及一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、磷酸錳鐵鋰(lifemnpo4，lmfp)作為一種新型鋰離子電池材料，它結(jié)合了磷酸鐵鋰(lifepo4，lfp)的高安全性和磷酸錳鋰的高電壓特性。此外，由于錳的存在，lmfp通常比lfp具有更高的工作電壓以及更高的能量密度。故lmfp因其環(huán)境友好、能量密度高和循環(huán)穩(wěn)定而受到廣泛關(guān)注，這些特性拓寬了lmfp在電動(dòng)汽車(chē)和便攜式電子設(shè)備中的潛在應(yīng)用。然而在lmfp的研究和開(kāi)發(fā)中仍存在諸多挑戰(zhàn)。首先，當(dāng)錳含量過(guò)高時(shí)，由于jahn-teller效應(yīng)，在充放電過(guò)程中錳離子易溶出并沉積在負(fù)極表面，破壞sei膜，使sei膜不斷再生修復(fù)，進(jìn)而消耗大量活性鋰，造成容量損失。其次，lifemnpo4電池本征較低的li+擴(kuò)散系數(shù)和電子電導(dǎo)率導(dǎo)致其在高倍率(≥5c)充放電過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯的極化現(xiàn)象，導(dǎo)致容量保持率較低，表現(xiàn)出較差的倍率性能。

2、lmfp的主要改性方式有納米化、碳包覆和金屬離子摻雜等。通過(guò)機(jī)械球磨等方式將顆粒尺寸縮至納米級(jí)可以縮短鋰離子遷移路徑，提高材料活性，從而獲得優(yōu)異的電化學(xué)性能。在lmfp顆粒表面均勻包覆碳涂層，一方面碳層可以構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，整體提升復(fù)合材料的電導(dǎo)率；碳層還可以增加材料的電化學(xué)活性面積，避免顆粒團(tuán)聚、提升均一性，改善鋰離子傳輸速率，進(jìn)而增強(qiáng)電池倍率性能；另一方面表面包覆后碳層可作為一個(gè)穩(wěn)定的界面，一定程度上抑制錳離子溶出，這有助于提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命。但是碳層的包覆不利于提高磷酸錳鐵鋰的壓實(shí)密度。因此，如何兼顧lmfp正極材料的性能，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的磷酸錳鐵鋰材料的離子電子導(dǎo)電性差、壓實(shí)密度低，或電化學(xué)性能與壓實(shí)密度不能兼顧的技術(shù)問(wèn)題；本發(fā)明方法不僅可以提高磷酸錳鐵鋰材料的壓實(shí)密度和導(dǎo)電性，而且工藝簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，環(huán)保無(wú)污染。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供一種如上所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法所制備的磷酸錳鐵鋰正極材料在制備鋰離子電池中的用途。

3、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

4、一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

5、將鋰源、磷源和碳源加入溶劑中進(jìn)行研磨，得到漿料a，分多次將鐵源和錳源加入到所述漿料a中，且每次加入所述鐵源和所述錳源后均進(jìn)行研磨操作，所述鐵源和所述錳源全部添加完成后進(jìn)行噴霧干燥、惰性氣氛下煅燒和粉碎，即得。

6、如上所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法所制備的磷酸錳鐵鋰正極材料在制備鋰離子電池中的用途。

7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

8、(1)本發(fā)明采用多次加料連續(xù)研磨的制備方法，首先將鋰源、磷源和碳源進(jìn)行研磨能夠使其得到充分分散，然后加入鐵源和錳源研磨能夠使碳源充分的包覆，錳源和鐵源分多次加入并研磨能夠在前端實(shí)現(xiàn)漿料的大小顆粒級(jí)配。這種方法不僅可以提高磷酸錳鐵鋰正極材料的壓實(shí)密度和導(dǎo)電性，而且簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，環(huán)保無(wú)污染。

9、(2)本發(fā)明方法不僅可以提高磷酸錳鐵鋰的電化學(xué)性能，還可以提高其壓實(shí)密度，這對(duì)于提高電池的能量密度和體積能量密度具有重要的意義，并且可避免使用復(fù)雜的工藝和昂貴的設(shè)備，成本低。

技術(shù)特征：

1.一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s3與步驟s2中加入的所述鐵源的質(zhì)量比為0.05-2：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s3與步驟s2中加入的所述錳源的質(zhì)量比為0.05-2：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述漿料b的d50滿(mǎn)足0.38μm≤d50＜0.40μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述漿料c的d50滿(mǎn)足0.40μm≤d50≤0.45μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，滿(mǎn)足以下特征中的至少一種：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述碳源包括有機(jī)碳源和無(wú)機(jī)碳源，且滿(mǎn)足以下特征中的至少一種：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，滿(mǎn)足以下特征中的至少一種：

10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法所制備的磷酸錳鐵鋰在制備鋰離子電池中的用途。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法和用途。所述磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：將鋰源、磷源和碳源加入溶劑中進(jìn)行研磨，得到漿料A，分多次將鐵源和錳源加入到所述漿料A中，且每次加入所述鐵源和所述錳源后均進(jìn)行研磨操作，所述鐵源和所述錳源全部添加完成后進(jìn)行噴霧干燥、惰性氣氛下煅燒和粉碎，即得。本發(fā)明采用多次加料連續(xù)研磨的制備方法，能夠?qū)崿F(xiàn)磷酸錳鐵鋰漿料的充分分散，能夠在前端實(shí)現(xiàn)碳層的均勻包覆以及漿料大小顆粒的級(jí)配，不僅可以提高磷酸錳鐵鋰正極材料的壓實(shí)密度和導(dǎo)電性，而且簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，環(huán)保無(wú)污染。

技術(shù)研發(fā)人員：吳彭森,郜燁苗,李文雅,張新波,閆明,李琳,劉翠俠,張金波,楊華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南龍佰新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9