[发明专利]一种制备磷酸锰铁锂纤维正极材料的方法和装置

说明书

本发明提供一种制备磷酸锰铁锂纤维正极材料的方法、系统、设备和存储介质，方法包括：将磷源、锂源、铁源、锰源按照第一化学计量比加入溶剂中溶解得到第一溶液；向所述第一溶液中加入醇类溶解得到第二溶液；向所述第二溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮溶解后得到透明均一的纺丝前驱体溶液，并将所述纺丝前驱体溶液进行静电纺丝处理得到静电纺丝纤维；以及将所述静电纺丝纤维进行真空干燥和预煅烧，并通保护性惰性气体进行煅烧以得到亚微米级磷酸锰铁锂复合纤维正极材料。本发明能制备出亚微米级的磷酸锰铁锂纤维正极材料，拓宽了磷酸锰铁锂正极材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及电池领域，更具体地，特别是指一种制备磷酸锰铁锂纤维正极材料的方法、系统、设备和存储介质。

背景技术

锂系列电池由于其高倍率下的循环性能好、比能量高、材料来源广泛、价格便宜、安全无污染等显著优势，引起了本领域学术研究者的广泛兴趣。在锂系列电池家族中，橄榄石型结构LiMPO4正极材料由于其良好的结构、来源广泛及价格便宜、循环稳定性好以及安全性能高等显著优势，被认为是新一代理想的锂离子电池正极材料，研究热度较高。正极材料的循环寿命和充放电性能是制约锂离子电池快速发展的重要因素。现有技术中，制备磷酸锰铁锂纤维正极材料的方法操作复杂且成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种制备磷酸锰铁锂纤维正极材料的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，本发明通过静电纺丝的方法制备出亚微米级的磷酸锰铁锂纤维正极材料，拓宽了磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，为后续亚微米级的磷酸锰铁锂纤维正极材料的开发提供了不同的制备方向，同时通过此方法制备的磷酸锰铁锂纤维正极材料成本低，易于大规模生产制造。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种制备磷酸锰铁锂纤维正极材料的方法，包括如下步骤：将磷源、锂源、铁源、锰源按照第一化学计量比加入溶剂中溶解得到第一溶液；向所述第一溶液中加入醇类溶解得到第二溶液；向所述第二溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮溶解后得到透明均一的纺丝前驱体溶液，并将所述纺丝前驱体溶液进行静电纺丝处理得到静电纺丝纤维；以及将所述静电纺丝纤维进行真空干燥和预煅烧，并通保护性惰性气体进行煅烧以得到亚微米级磷酸锰铁锂复合纤维正极材料。

在一些实施方式中，所述将磷源、锂源、铁源、锰源按照第一化学计量比加入溶剂中溶解得到第一溶液包括：将硝酸锂、硝酸铁、硝酸锰溶液和磷酸二氢铵按照按照化学计量比1.2：0.2：0.8：1加入到入水、乙醇和浓硝酸的混合溶液中，在磁力搅拌下溶解得到无色透明的第一溶液。

在一些实施方式中，所述向所述第一溶液中加入醇类溶解得到第二溶液包括：向所述第一溶液中加入聚乙二醇或柠檬酸，在磁力搅拌机上搅拌2-5小时溶解得到第二溶液。

在一些实施方式中，所述向所述第二溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮溶解后得到透明均一的纺丝前驱体溶液包括：向所述第二溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，其中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比为7.5wt％，搅拌5小时后得到透明均一的纺丝前驱体溶液。

在一些实施方式中，所述将所述纺丝前驱体溶液进行静电纺丝处理得到静电纺丝纤维包括：将所述静电纺丝前驱体溶液吸入5-10mL注射器中，注射器针头内径为0.5-0.6mm，在针头和铝箔之间用高压电源提供20-30kV的直流高压电场，固化距离为15-25cm，溶液的喷出速度为0.6-1mL/h以得到静电纺丝纤维。

在一些实施方式中，所述将所述静电纺丝纤维进行真空干燥和预煅烧，并通保护性惰性气体进行煅烧以得到亚微米级磷酸锰铁锂复合纤维正极材料包括：将所述静电纺丝纤维在60-110℃下真空干燥，在250-300℃下预煅烧，自然降温后，再通惰性气体并在所述惰性气体的保护氛围下以2-5℃/min的速率升温至700-900℃，煅烧时间为6-10小时。