[发明专利]磷酸亚锰铁、磷酸亚锰铁锂及其制备方法、锂离子电池和涉电设备

说明书

本申请提供一种磷酸亚锰铁、磷酸亚锰铁锂及其制备方法、锂离子电池和涉电设备。磷酸亚锰铁的制备方法：将包括铁粉、锰源、磷酸在内的原料混合，固液分离得到锰铁磷溶液；将锰铁磷溶液用水稀释后在惰性气氛下陈化得到三水合磷酸亚锰铁。磷酸亚锰铁，使用所述的制备方法制得。磷酸亚锰铁锂，其原料包括磷酸亚锰铁。磷酸亚锰铁锂的制备方法：将包括磷酸亚锰铁、锂源、磷源、碳源和溶剂在内的原料混合得到浆料；将浆料进行研磨、干燥得到粉末，焙烧得到碳包覆的磷酸亚锰铁锂。锂离子电池，其原料包括磷酸亚锰铁锂。涉电设备，包括锂离子电池。本申请提供的磷酸亚锰铁的制备方法，实现锰和铁的原子级别混合，制得的磷酸亚锰铁锂具有优异的电化学性能。

技术领域

本申请涉及材料领域，尤其涉及一种磷酸亚锰铁、磷酸亚锰铁锂及其制备方法、锂离子电池和涉电设备。

背景技术

磷酸亚锰铁锂作为磷酸亚铁锂的下一代材料，具有电压平台高，能量密度大等优点。特别是和三元材料的复合使用，在保证能量密度的同时，大幅提高了三元电池的安全性能，是国内目前研发的热点。

目前磷酸亚锰铁的合成方法有很多，基本类似磷酸亚铁锂的合成。有纯固相法，包括直接使用磷源、铁源、锰源、锂源等原料烧结得到磷酸亚锰铁锂，也有先合成磷酸锰作为锰源和部分磷源，再将磷酸锰、铁源、锂源混合，烧结得到磷酸亚锰铁锂。其缺点在于不能实现锰、铁在原子层面的均匀混合，制备出来的磷酸亚锰铁锂的充电恒压段和倍率放电性能较差；而且三价锰在溶液中易发生歧化反应，生成二价锰和四价锰，产品的纯度不高。

也有通过水热法制备磷酸亚锰铁锂，但因锂使用量是理论值的3倍，成本高。同时由于设备是高温高压设备，设备投资高，总体成本比固相法高很多。

发明内容

本申请的目的在于提供一种磷酸亚锰铁、磷酸亚锰铁锂及其制备方法、锂离子电池和涉电设备，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种磷酸亚锰铁的制备方法，包括：

将包括铁粉、锰源、磷酸在内的原料混合，固液分离得到锰铁磷溶液；

将所述锰铁磷溶液用水稀释后在惰性气氛下陈化得到三水合磷酸亚锰铁。

优选地，所述锰源包括碳酸锰、磷酸亚锰和氧化亚锰中的一种或多种；

优选地，所述锰源为碳酸锰；

优选地，所述磷酸的摩尔质量为所述铁粉中的Fe和所述锰源中的Mn的摩尔质量之和的2-10倍；

优选地，所述锰铁磷溶液和所述水的质量比为1：(2-3)；

优选地，所述陈化的温度为80-95℃。

优选地，所述陈化之后还包括将沉淀物进行洗涤、干燥和粉碎；

优选地，所述干燥的温度小于等于110℃；

优选地，所述干燥的温度为80-110℃；

优选地，所述粉碎得到的物料的粒径D50为5-30μm。

本申请还提供一种磷酸亚锰铁，使用所述的制备方法制得。

本申请还提供一种磷酸亚锰铁锂，其原料包括所述的磷酸亚锰铁。

本申请还提供一种所述的磷酸亚锰铁锂的制备方法，包括：

将包括所述磷酸亚锰铁、锂源、磷源、碳源和溶剂在内的原料混合得到浆料；

将所述浆料进行研磨、干燥得到粉末，将所述粉末焙烧得到碳包覆的磷酸亚锰铁锂。

优选地，所述碳源包括葡萄糖；

优选地，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂中的一种或多种；