[发明专利]一种共沉淀-固相联合制备磷酸铁锰锂电池正极材料的方法

说明书

本发明涉及一种共沉淀‑固相联合制备磷酸铁锰锂电池正极材料的方法，以FeSO₄·7H₂O和Mn(CH₃COO)₂·4H₂O作为原料，加入一定量的抗氧化剂与溶剂充分混合后，形成溶液一。同时按一定的比例称取Na₂C₂O₄与H₂C₂O₄·2H₂O，加入一定量的去离子水，搅拌使其混合均匀后形成溶液二。在一定温度下，将溶液二逐滴加入到不断搅拌的溶液一中，生成淡黄色沉淀，将此沉淀陈化，干燥后获得前驱体粉末Mn_xFe_1‑xC₂O₄·2H₂O待用。将前驱体与LiH₂PO₄按一定摩尔配比混合，加入乙醇作为分散剂，放入聚四氟乙烯球磨罐中，使用行星球磨机进行球磨，干燥后两步烧结合成性能优异的磷酸铁锰锂/碳(LiMn_xFe_1‑xPO₄/C)正极材料。本发明充分了利用了液相反应优点，实现了原料充分均匀混合，获得了纯度高、形貌好、质量性能稳定及优异的电极材料。本发明具有良好的工业化推广前景。

技术领域

本发明涉及锂电池材料生产领域，具体涉及一种高性能磷酸铁锰锂电池材料的制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池作为一种发展中的新型绿色可移动化学电源，目前已经广泛应用于发电储能、电动汽车、便携式电子设备等诸多领域。随着科技的迅速发展，当前各行业对于锂离子电池的各项性能要求越来越高，如：轻薄小巧、高的安全性、稳定的长循环特性、良好的高低温性能、快速的充放电、高能量密度特性等都是未来锂离子电池的发展方向。锂离子电池的核心材料是正极材料，因此选择高能量密度与良好的安全稳定性的正极材料锂离子电池来说是重要的发展方向。

橄榄石结构LiFePO₄材料作为当前发展十分迅速的锂离子电池正极材料，具有结构稳定，成本低廉、安全性及稳定的长循环特性等优势已被广泛研究与应用。但随着科技及社会的不断发展与进步，低的电压平台（3.4 V）已不能满足当前储能领域对于高能量密度电池的需求。因此，需迫切寻求一种既可以提高LiFePO₄材料的能量密度，又能发挥出该材料较高的安全性能的材料。LiMnPO₄具有与LiFePO₄相同的橄榄石结构，具有良好的安全性能，该材料的电压平台为4.1 V。因此，理论上可以提供的能量比LiFePO₄高20%。因此，可考虑将二者结合起来，合成高能量密度的以及良好安全性能的磷酸铁锰锂正极材料。

LiMn_xFe_1-xPO₄是极具潜力的动力电池正极的材料，然而该类材料电导率与锂离子扩散系数低，限制了材料的大倍率放电性能的及能量密度的发挥。本发明采用了共沉淀-固相联合法，制备了结晶好，电化学性能优于常规固相法的正极材料。

发明内容

一种共沉淀-固相联合制备磷酸铁锰锂电池材料的方法，其特征在于本方法采用如下工艺步骤：

（1）选择硫酸亚铁和乙酸锰作为主要原料；

（2）将FeSO₄·7H₂O和Mn(CH₃COO)₂·4H₂O混合后加入去离子水和抗坏血酸，形成原料的溶液一；

（3）选择Na₂C₂O₄与H₂C₂O₄·2H₂O作为沉淀剂以一定比例进行混合，同时加入一定量的离子水进行搅拌，形成溶液二；