[发明专利]一种溶胶凝胶辅助超临界CO2

权利要求书

1.一种溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）首先将反应容器中的空气除去，并将络合剂溶液转移至反应容器内，并进行搅拌均匀，搅拌过程中持续通入惰性气氛以防止低价金属离子的氧化；

2）将锂盐、磷酸盐、锰盐、亚铁盐依次溶解在络合剂溶液中，搅拌使无机盐充分溶解，调节溶液pH值为6或7，加热并持续搅拌至形成凝胶；陈化，抽虑，用无水乙醇置换凝胶中的水，得醇凝胶；所述锂盐、磷酸盐、锰盐、亚铁盐按摩尔量比为1：1：（1-x）：x，依次溶解在络合剂溶液中，0﹤x≤0.5；

3）将温度32℃-72℃、压力9-35MPa的超临界CO₂流体连续通过醇凝胶，含有乙醇的CO₂降压进入分离器，乙醇析出回收，待分离器不再有乙醇析出时，将分离器减压得到白色的粉末；

4）干燥制备得到的磷酸锰铁锂粉末，添加外加碳源，通过热处理形成碳包覆结构的LiMn_1-xFe_xPO₄/C，所述碳包覆结构的LiMn_1-xFe_xPO₄/C包括初级颗粒和二级颗粒，初级颗粒团聚为二级颗粒，初级颗粒尺寸为2~3 nm，二级颗粒尺寸为500nm~1μm。

2.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述锂盐、磷酸盐、锰盐、亚铁盐按摩尔量比为1：1：（1-x）：x，依次溶解在络合剂溶液中，所述0.2≤x≤0.4。

3.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述的锂盐为硝酸锂、碳酸锂、氯化锂、乙酸锂、柠檬酸锂或草酸锂。

4.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述的磷酸盐为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸三铵、磷酸氢二铵或磷酸二氢钠。

5.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述的锰盐为硝酸锰、氯化锰、碳酸锰、硫酸锰、乙酸锰或草酸锰。

6.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述的亚铁盐为硫酸亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁或氯化亚铁。

7.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述的络合剂是柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙酰丙酮或聚丙烯酸。

8.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述的惰性气氛为氮气、氩气、氩气-氢气混合气或氮气-氢气混合气。

9.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述步骤3）将含有乙醇的CO₂降压进入温度32℃-82℃、压力6-9MPa的分离器，乙醇析出回收，CO₂循环利用。

10.根据权利要求1所述的溶胶凝胶辅助超临界CO₂干燥制备正极材料磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，所述热处理的方式为：由室温升温至400℃-800℃，升温速率5℃/min，惰性气体保护气氛下保温5-10小时，冷却至室温得到最终粉末LiMn_1-xFe_xPO₄/C。