[发明专利]一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤在搅拌的条件下，将氨水和氢氧化钠混合溶液滴加到含有锰盐、钴盐和镍盐的混合溶液中，得到氢氧根前驱体；然后将氢氧根前驱体与适量的锂源反应，即得到锰基层状富锂氧化物；烧结过程中加入B2O3，BaCl2、PbCl2、CaCl2、KF、LiCl、Na2B4O7、Li2B4O7、LiBO2、Na2BO3、NaCl、KCl中的一种或者多种作为助熔剂；随后再将再制得的锰基层状富锂氧化物粉碎，本发明制备方法得到的包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料，具有高的比容量和优异的循环性能，尤其是其倍率性能和充放电库伦效率；可通过调整烧结工艺和助熔剂的用量控制材料的形貌。

主权项

一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将锰盐、钴盐、镍盐溶解到去离子水中，并在搅拌速度为400‑950r/min的条件下，搅拌1h‑2.5h；得到溶液，其中锰盐的浓度为0.07‑2.6mol/L，钴盐和镍盐的浓度均为0.01‑2.5mol/L；S2：在搅拌速度为400‑950r/min的条件下，将氨水和氢氧化钠的混合溶液以0.5‑2.5滴/秒的速度滴入S1中所制得的溶液中，使其最终pH值为11；然后再继续搅拌0.5h‑2.5h，得到悬浊液，将悬浊液抽滤，然后将抽滤后得到的固体物质放入真空烘箱内，控制真空烘箱内的温度为100℃；控制烘烤时间为6h，得到氢氧根前驱体；S3：将氢氧根前驱体与锂源充分混合，混合过程中同时加入B2O3，BaCl2、PbCl2、CaCl2、KF、LiCl、Na2B4O7、Li2B4O7、LiBO2、Na2BO3、NaCl、KCl中的一种或者多种化合物做助熔剂；得到混合料，然后将混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h控制马弗炉内的升温速度为4℃/min；得到煅烧物，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将冲洗后的固体放入烘箱中，控制烘箱中的气氛为空气，控制烘箱中的温度为150℃，控制烘烤时间为8h，即得到锰基层状富锂材料；锰基层状富锂材料中镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.35‑1.45；S4：称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐，然后将锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐混合均匀，将锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐放入球磨罐中，向球磨罐中加入有机溶剂，控制有机溶剂完全浸湿锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐，在球磨罐开口处加上密封圈，然后将球磨罐开口处用水胶布再次密封；将球磨罐安装在球磨设备上，控制球磨罐的转速为280r/min，控制球磨罐的球磨时间为5～9h，其中每球磨30min，停止球磨5min；待球磨完毕后，打开球磨罐置于通风橱中，待溶剂挥发完全后进行研磨，得到球磨粉体；将球磨粉体移入马弗炉中进行高温烧结，控制马弗炉中的升温速度为3℃/min，待马弗炉中的温度升温到600～900℃之间时恒温保持2～5h，然后控制马弗炉中的升温速度为4℃/min，待马弗炉中的温度升温到1200～1500℃之间时恒温保持1～4h，然后自然冷却降温；然后将烧结后的产物进行研磨，将研磨后的产物用筛孔为200～350目的进行筛分，装袋备用，得到目标产物磷酸钛铝锂；S5：将S3中制备的磷酸钛铝锂锰基层状富锂材料与S4中制备的磷酸钛铝锂进行混合，控制磷酸钛铝锂质量为磷酸钛铝锂锰基层状富锂材料质量的0～2％，干法包覆均匀，然后放入马弗炉中烧结，烧结温度控制在400～700℃之间，烧结温度为恒温，烧结时间为4～8小时；得到烧结产物，待烧结产物冷却后，筛分，即得一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料。