一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料

本发明涉及锂离子电池正极材料，特别涉及一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料。

背景技术：

1、锂离子电池的正极材料在运行中起着至关重要的作用，它为正负极之间的锂离子脱嵌提供离子源，因此他们必须具备一下几点：(1)材料结构稳定，才能反复脱嵌锂离子，维持较高的循环寿命；(2)必须具有高的脱嵌锂离子电位，以使工作电压输出较高；(3)应尽可能含有多的锂离子，进而得到的电池容量高；(4)应该具有高的电子导电性和锂离子扩散系数，以维持高的能量密度；(5)电极材料应具有稳定的性质，不与其它的物质发生副反应；(6)材料应该价格便宜、无毒、易于合成和处理。磷酸锰铁锂是一种常用的锂离子电池正极活性材料。但是由于磷酸锰铁锂稳定性较差，需要进行改性处理以提高电化学性能。

技术实现思路

1、本发明提供了一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，制备步骤包括：

2、(1)将碳酸锰粉末、氢氧化铁粉末、磷酸二氢铵粉末、碳酸锂粉末和蔗糖在球磨罐中混合形成混合物，向所述混合物中加入乙醇和乙二醇的混合液作为球磨液，然后封闭球磨罐，进行湿法球磨，获得球磨混料，所述球磨混料在80℃烘干5h以上去除球磨液，然后在氩气保护氛围中300±5℃煅烧2～3h，然后在650±5℃煅烧5h以上，获得磷酸锰铁锂粉末；

3、(2)将吡啶和六氟磷酸混合，水浴加热至30±2℃保温3h以上，保温过程中搅拌混合料，保温结束后在搅拌状态下向混合料中加入氢氧化锂和乙醇，加料完成后水浴加热至55±2℃保温搅拌4h以上，保温过程中冷凝回流，然后空冷至常温，获得混料；

4、(3)配置硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液；配置三氯化铟的水溶液；搅拌所述硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液，然后在搅拌状态下向溶液中同时加入所述三氯化铟的水溶液、磷酸锰铁锂粉末和l-苹果酸，加料完成后搅拌混合液并超声波分散2h以上，然后混合液平铺在容器内，在80℃的烘干箱中烘干蒸发去除水和乙醇，烘干后在120±5℃中煅烧3h以上，然后加入混料和硒酸粉末混合均匀，再在650±5℃煅烧5h以上，煅烧完成后空冷至常温，获得所述包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料。

5、进一步地，所述步骤(1)中，碳酸锰粉末、氢氧化铁粉末、磷酸二氢铵粉末、碳酸锂粉末和蔗糖混合质量比为碳酸锰粉末：氢氧化铁粉末：磷酸二氢铵粉末：碳酸锂粉末：蔗糖＝90～92:20～24:120:35～40:10。

6、进一步地，所述步骤(1)中，所述球磨液中乙醇和乙二醇的体积比为9:1；球磨工艺为：球磨转速400r/min，球磨时间为5h，球料液质量比为球：料：球磨液＝2:1:8。

7、进一步地，所述步骤(2)中，所述吡啶和六氟磷酸混合的摩尔比为吡啶：六氟磷酸＝1:0.8；所述氢氧化锂和乙醇的加入量与所述吡啶的混合量之比为氢氧化锂：乙醇：吡啶＝1.2～1.5g：100ml：4g。

8、进一步地，所述步骤(3)中，所述硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液中，硝酸铈的浓度为18～26g/l，钛酸正丁酯的浓度为30～35g/l，溶剂为乙醇；所述三氯化铟的水溶液中，三氯化铟的浓度为0.1mol/l，溶剂为水。

9、进一步地，所述步骤(3)中，向硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液中加入三氯化铟的水溶液、磷酸锰铁锂粉末和l-苹果酸的量比为硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液：三氯化铟的水溶液：磷酸锰铁锂粉末：l-苹果酸＝10ml：6～8ml：100g：1～3g。

10、进一步地，所述步骤(3)中，120±5℃煅烧产物中加入混料和硒酸粉末的质量比为煅烧产物：混料：硒酸粉末＝100:4～6:1。

11、本发明的有益效果在于：采用本发明所述方法对磷酸锰铁锂进行包覆改性后制得正极材料，能显著提高电池的放电比容量和容量保留率。

技术特征：

1.一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，制备步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，所述步骤(1)中，碳酸锰粉末、氢氧化铁粉末、磷酸二氢铵粉末、碳酸锂粉末和蔗糖混合质量比为碳酸锰粉末：氢氧化铁粉末：磷酸二氢铵粉末：碳酸锂粉末：蔗糖＝90～92:20～24:120:35～40:10。

3.根据权利要求1所述的一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，所述步骤(1)中，所述球磨液中乙醇和乙二醇的体积比为9:1；球磨工艺为：球磨转速400r/min，球磨时间为5h，球料液质量比为球：料：球磨液＝2:1:8。

4.根据权利要求1所述的一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，所述步骤(2)中，所述吡啶和六氟磷酸混合的摩尔比为吡啶：六氟磷酸＝1:0.8；所述氢氧化锂和乙醇的加入量与所述吡啶的混合量之比为氢氧化锂：乙醇：吡啶＝1.2～1.5g：100ml：4g。

5.根据权利要求1所述的一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液中，硝酸铈的浓度为18～26g/l，钛酸正丁酯的浓度为30～35g/l，溶剂为乙醇；所述三氯化铟的水溶液中，三氯化铟的浓度为0.1mol/l，溶剂为水。

6.根据权利要求1所述的一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，所述步骤(3)中，向硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液中加入三氯化铟的水溶液、磷酸锰铁锂粉末和l-苹果酸的量比为硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液：三氯化铟的水溶液：磷酸锰铁锂粉末：l-苹果酸＝10ml：6～8ml：100g：1～3g。

7.根据权利要求1所述的一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，所述步骤(3)中，120±5℃煅烧产物中加入混料和硒酸粉末的质量比为煅烧产物：混料：硒酸粉末＝100:4～6:1。

技术总结本发明公开了一种包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料，制备步骤包括：(1)制备磷酸锰铁锂粉末；(2)将吡啶和六氟磷酸混合，加入氢氧化锂和乙醇，水浴加热，获得混料；(3)向硝酸铈、钛酸正丁酯的乙醇溶液中同时加入三氯化铟的水溶液、磷酸锰铁锂粉末和L‑苹果酸，超声波分散，然后混合液平铺在容器内，烘干蒸发去除水和乙醇，120±5℃煅烧，然后加入混料和硒酸粉末混合均匀，再在650±5℃煅烧，煅烧完成后空冷至常温，获得所述包覆改性磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料。采用本发明所述方法对磷酸锰铁锂进行包覆改性后制得正极材料，能显著提高电池的放电比容量和容量保留率。技术研发人员：李林,孔德铭,陈翔,曹炳贵,刘洋,刘亚明受保护的技术使用者：江西师范大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25