[发明专利]磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂正极材料的通式为LiFe_xMn_1-x-yM_yPO₄/C，其中0＜x≤0.5，0＜y≤0.1，M为掺杂元素；

所述磷酸锰铁锂正极材料中心锰含量与铁含量的摩尔比值为(1-15)：1，边缘锰含量与铁含量的摩尔比值为(0.01-1)：1；

所述掺杂元素M选自第ⅡA族、第ⅣB族、第ⅤB族元素的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其中，所述通式满足0＜x≤0.4，0＜y≤0.05；和/或

以磷酸锰铁锂正极材料总重计，所述磷酸锰铁锂正极材料的碳含量为1wt％～3wt％；和/或

所述磷酸锰铁锂正极材料中心锰含量与铁含量的摩尔比值为(4-10)：1，边缘锰含量与铁含量的摩尔比值为(0.05-0.8)：1；和/或

所述掺杂元素M选自Ti、Mg、Zr、V、Nb中的一种或多种，优选选自Ti、Mg、Zr的一种或多种；

优选地，所述掺杂元素M为Ti、Zr的混合元素，且摩尔比为(0.5-2)：1。

3.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其中，所述磷酸锰铁锂正极材料锰元素的含量从内到外梯度或线性降低；和/或

铁元素含量从内到外梯度或线性升高；和/或

掺杂元素M的含量从内到外梯度或线性降低；和/或

所述磷酸锰铁锂正极材料为颗粒状，一次颗粒粒径≤1000nm，优选≤500nm。

4.权利要求1-3任意一项所述磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

1)将铁盐、锰盐、含掺杂元素M盐溶液与沉淀剂混合，得到具有梯度浓度的锰铁沉淀，然后压滤、干燥得到锰铁前驱体；

2)将磷源、锂源、碳源和锰铁前驱体混合、砂磨、干燥，高温煅烧，得到磷酸锰铁锂正极材料；

步骤1)中所述混合的条件包括：将锰盐、含掺杂元素M盐溶液按均匀速率，铁盐溶液按梯度或线性升高的速率加入沉淀剂中。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，步骤1)中所述混合的条件包括：加入锰盐、含掺杂元素M盐溶液的速率为5～20L/h；和/或

加入铁盐溶液初始速率为3～5L/h，梯度和/或线性加速，最终速率为20～40L/h；和/或

速率梯度加速的梯度差为0.1～20L/h，速率线性加速增加的幅度为0.1～20L/h²；和/或

所述铁盐溶液的质量浓度为5-25wt％；和/或

所述锰盐溶液的质量浓度为5-25wt％；和/或

所述含掺杂元素M盐溶液的质量浓度为0.01-1.5wt％；

优选地，所述混合的条件还包括：控制沉淀剂溶液pH＝8～10，沉淀温度20℃～70℃；

更优选地，所述混合的条件还包括：在搅拌中进行，搅拌速度500～1000r/min。

6.根据权利要求4或5任意一项所述的制备方法，步骤2)中，所述砂磨的条件包括：砂磨转速500～1000r/min，磨至粒度d50≤800nm；和/或

所述喷雾干燥的条件包括：进口温度150～200℃，出口温度80～120℃；和/或

步骤2)中所述混合的条件包括：磷源、锂源与碳源混合后，再与锰铁前驱体混合；和/或

磷源以P计、锂源以Li计、锰铁前驱体以(Mn+Fe)计，加入磷源、锂源与锰铁前驱体的摩尔比为(1-1.1)：(1-1.1)：1；碳源以C计，加入碳源与锰铁前驱体质量比为(0.05-0.15)：1；

优选地，步骤2)中所述混合在搅拌中进行，搅拌速度500～1000r/min，混合时间0.5～2h。