[发明专利]磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极材料及其制备方法，尤其是一种磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法。

背景技术

随着锂离子动力电池的快速发展，对电池材料的要求越来越高。当前商业化的动力电池正极材料主要为磷酸铁锂与锰酸锂。尖晶石型锰酸锂作为锂离子电池正极材料，具有工作电压高、安全性能好、价格低廉和无毒无污染等优点，被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。但该材料在充放电循环过程中容量衰减较快，尤其在55℃以上时，其循环及储存性能急剧恶化，这限制了该材料的发展和应用。磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料，具有循环性能好、安全性能好、无毒无污染等优点，被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。但其工作电压较锰酸锂低，制备成本较高，而且在低温下放电容量低，放电不平稳，同样限制了该材料的应用和发展。

发明内容

本发明的目的是结合锰酸锂与磷酸铁锂材料的优点，提供一种在较低的电压下，依然能够平稳放电，并且不会对材料造成损坏的磷酸铁锂包覆锰酸复合电极材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法，复合电极材料包括：磷酸铁锂和锰酸锂，其特征是：磷酸铁锂均匀包覆在尖晶石型锰酸锂表面；磷酸铁锂的质量占磷酸铁锂和锰酸锂总和质量的百分比为5％～25％。

根据所述的磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法，其特征是：所述的磷酸铁锂为纳米级，所述的锰酸锂为尖晶石型锰酸锂。

根据所述的磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法，其特征是：所述的制备方法是先将纳米级磷酸铁锂加入到葡萄糖溶液中，配成磷酸铁锂浓度为0.01～0.2mol/L的悬浊液，在温度为20～60℃，功率为1000～2000W/L的条件下搅拌20～60分钟；然后将磷酸铁锂量4～9倍的锰酸锂加入悬浊液中，机械搅拌60～120分钟，将得到的悬浊液过滤，滤饼在100～150℃下干燥6～12h，研磨，再将所得物料以2～10℃/min速率升温至600～1800℃，并恒温5～15h，然后自然冷却至室温，得到磷酸铁锂包覆的锰酸锂复合电极材料。

本发明的有益效果：本发明提供的制备磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法工艺简单、成本低廉，且包覆层均匀，适宜规模化生产。采用磷酸铁锂对锰酸锂进行包覆改性，使得内层的锰酸锂电极材料与电解质隔开，可抑制电极与电解液的反应，减少锰的溶损，提高其电化学性能和高温性能。此外，由于磷酸铁锂放电平台较锰酸锂低，所以，磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料在较低的电压下，依然能够平稳放电，并且不会对材料造成损坏，提高了电池的使用性能，延长了电池的使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

一种磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料及其制备方法，复合电极材料包括：磷酸铁锂和锰酸锂，其特征是：磷酸铁锂均匀包覆在尖晶石型锰酸锂表面；磷酸铁锂的质量占磷酸铁锂和锰酸锂总和质量的百分比为5％～25％。磷酸铁锂为纳米级，所述的锰酸锂为尖晶石型锰酸锂。本发明的制备方法是以商业化的纳米级磷酸铁锂及锰酸锂为原材料，先将磷酸铁锂加入到葡萄糖溶液中，机械搅拌一段时间后再加入锰酸锂搅拌一段时间，经过滤、洗涤、热处理后得到磷酸铁锂包覆锰酸锂复合电极材料，具体工艺步骤如下：

第一步，将纳米级磷酸铁锂加入到葡萄糖水溶液中，配成磷酸铁锂浓度为0.01～0.2mol/L的悬浊液，在温度为20～60℃，功率为1000～2000W/L的条件下搅拌20～60分钟；然后将磷酸铁锂量4～9倍的锰酸锂加入悬浊液中，机械搅拌60～120分钟，将得到的悬浊液过滤，滤饼在100～150℃下干燥6～12h，研磨。

第二步，将步骤A所得物料以2～10℃/min速率升温至600～1800℃，并恒温5～15h，然后自然冷却至室温，得到磷酸铁锂包覆的锰酸锂复合电极材料。