[发明专利]一种低成本磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备方法

说明书

本发明提供了一种低成本磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备方法，包括以下步骤：步骤1，按照化学计量比分别称取铁源、锰源（磷酸锰铁锂需加入）、锂源、磷源、碳源、掺杂剂，共同干法高效混合，混合均匀；步骤2，将步骤1中混合均匀后的粉体置于有惰性气氛保护的炉子中高温第一次烧结，得到磷酸铁锂或磷酸锰铁锂烧结前驱体；步骤3，按照化学计量比分别称取步骤2中磷酸铁锂材料的前驱体，碳源共同干法高效混合，混合均匀；本发明采用制备的磷酸铁锂或磷酸锰铁锂工艺简单，过程易控，采用干法高效混合‑造粒‑烧结工艺，易于产业化大规模生产。相比现有的磷酸铁锂或磷酸锰铁锂，其成本更低廉，同时得到的磷酸铁锂或磷酸锰铁锂电性能好。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，更具体的说，本发明涉及一种低成本磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备方法。

背景技术

目前，已得到广大商业化的锂离子电池正极材料主要为钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂。与前两种正极材料相比，磷酸铁锂作为一种新型的橄榄石结构的正极材料，具有工作电压平稳、平台特性优良、容量较高、结构稳定、高温性能和循环性能良好、安全无毒、成本低廉的优点，这使其成为最具潜力的锂电正极材料之一。

但磷酸铁锂相对低的电压平台(3.4V)使其能量密度较低限制了其发展应用。相对于磷酸铁锂，具有相同结构的磷酸锰锂材料具有更高的放电平台4.1V，并且磷酸锰锂的能量密度也更高，所以可以结合二者的优势，合理调控Mn与Fe的比例，将一部分的Mn取代Fe制备出具有高能量密度以及较高电导率的磷酸铁锰锂正极材料。

因此，开发出低成本且电化学性能优异的磷酸铁锂及磷酸锰铁锂作为锂离子电池正极材料具有非常广阔的市场前景。

现有技术中磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备工艺复杂，需要大幅度进行设备投资，整个工艺流程周期较长，整体耗能较高，完整生产线的生产成本大，不适合于大规模工业化生产。

因此需要本发明涉及的一种低成本磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备工艺复杂，需要大幅度进行设备投资，整个工艺流程周期较长，整体耗能较高，完整生产线的生产成本大，不适合于大规模工业化生产的问题。

本发明的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：一种低成本磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备方法包括以下步骤：

一种低成本磷酸铁锂及磷酸锰铁锂制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按照化学计量比分别称取铁源、锰源（磷酸锰铁锂需加入）、锂源、磷源、碳源、掺杂剂，共同干法高效混合，混合均匀；

步骤2，将步骤1中混合均匀后的粉体置于有惰性气氛保护的炉子中高温第一次烧结，得到磷酸铁锂或磷酸锰铁锂烧结前驱体；

步骤3，按照化学计量比分别称取步骤2中磷酸铁锂材料的前驱体，碳源共同干法高效混合，混合均匀；

步骤4，将步骤3中混合均匀后的粉体进入造粒机中进行挤压造粒，得到磷酸铁锂或磷酸锰铁锂造粒颗粒块状料；

步骤5，将步骤4中造粒后的造粒颗粒块状料置于有惰性气氛保护的炉子中进行高温第二次烧结，然后经过破碎、粉碎、筛分除铁后得到磷酸铁锂及磷酸锰铁锂正极材料。

进一步优选的，所述步骤1中锂源、铁源、磷源、任选的掺杂物中的Li:Fe:P:M摩尔比为（1.0-1.1）：（0.4-1.0）：1：（0-0.03），例如1:0 .9:1、1 .05:0 .95:1、1 .1:0 .9:1、1.1:0 .95:1、1 .05:1:1或1 .1:1:1等，包括但不限于所列举的数值。

进一步优选的，本发明所述步骤1中锂源、铁源、锰源、磷源、任选的掺杂物中的Li:Fe:Mn:P:M摩尔比为（1.0-1.1）：（0.1-0.4）：（0.6-0.9）:1：（0-0.03），例如1.05:0 .4:0.6:1、1.05:0 .3:0.7:1、1.05:0 .2:0.8:1、1.05:0 .1:0.9:1等，包括但不限于所列举的数值。