[发明专利]一种锂离子电池正极材料LiMnPO4的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料的技术领域，具体地说涉及一种锂离子电池用高电压正极材料LiMnPO₄的制备方法。

技术背景

自从上世纪九十年代初期Sony和Moli公司分别商业化了第一代锂离子电池以来，锂离子电池技术获得了突飞猛进的发展，其应用领域已经从普通的消费电子类产品电源，拓展到能量储存，汽车动力以及后备电源等领域。但是正极材料的发展却极大的限制了锂离子电池在这些领域的应用。在目前已经商业化的正极材料中，钴酸锂材料虽然具有相对较高的能量密度，但是安全性较差，成本过高，尖晶石锰酸锂材料的高温循环性能较差，而具有高安全性和优秀循环性能的材料LiFePO₄存在锂脱嵌电位低，本征密度小等问题，这使其能量密度较低。使用这种低能量密度的材料制备的电池无法保证纯电动汽车的长续航里程，这已经成为制约锂离子电池应用于纯电动汽车和储能等领域的技术瓶颈。因此，开发具有相对较高能量密度的正极材料已经成为一个热点问题。

CN101830451A的中国专利公开了一种橄榄石型锂离子电池正极材料磷酸锰锂的微波水热合成方法，该发明以氢氧化锂、锰盐、磷酸或磷酸盐为原料，配制一定浓度的溶液并通过控制氢氧化锂的量来调变溶液的pH，然后将配制的溶液进行微波水热，所得产物经过洗涤、过滤和干燥，得到橄榄石型LiMnPO4粉体。该方法工艺流程简单、反应条件温和、反应快速高效、制备成本低，但是所得产物结晶一般，会存在一定的缺陷，从而导致动力学性能不理想。

发明内容

为了解决具有高安全性和优秀循环性能的材料LiFePO₄存在锂脱嵌电位低，本征密度小使其能量密度较低的问题，本发明提出一种锂离子电池正极材料LiMnPO₄的制备方法，本发明所制备的LiMnPO₄/C正极材料，能有效改善电池的性能并提高能量密度。 

本发明是通过以下技术实现的：一种锂离子电池正极材料LiMnPO₄的制备方法，所述的制备方法为以下步骤：

1）将锂盐、锰盐、磷酸盐进行混合得到混合物，其中Li离子：Mn离子：P离子的摩尔比为0.8~1.5：1：1，将混合物溶解在溶剂中，然后在50℃~90℃下进行搅拌，直至成为粘稠产物；

2）将所得的粘稠产物在烘箱中进行干燥，干燥后的产物在温度在350℃~500℃，氩气或氮气保护下煅烧6 ~15小时，进行预烧结；

3）将预烧结后的产物放在容器中冲入氩气或氮气，然后进行球磨处理，球磨后的产物在氩氢混合气或氮氢混合气保护下，煅烧温度为200~900℃，煅烧1~36小时，得到锂离子电池正极材料LiMnPO₄；

4）最后将得到的锂离子电池正极材料LiMnPO₄粉末产物研细过500目的筛。

步骤（1）中所述的锂盐选自乙酸锂、碳酸锂、氢氧化锂或草酸锂中一种，作为优选，锂盐选自碳酸锂；所述的锰盐选自乙酸锰、碳酸锰、草酸锰中一种，作为优选，锰盐选自乙酸锰；所述的磷酸盐选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵中一种，作为优选，磷酸盐选自磷酸二氢铵；所述的溶剂选自蒸馏水、丙酮、乙醇、乙二醇、丙三醇中一种；溶剂使用量为使溶质溶解的量。

作为优选，步骤（1）的混合物中可添加碳源，碳源的用量为理论上计算得到LiMnPO₄质量的1 %~50 %，所述的碳源选自葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素、抗坏血酸、琥珀酸、柠檬酸、乙二醇、丙三醇、丙醇、乙炔黑、石墨、炭黑中一种； 

步骤（3）中所述的球磨处理为，球料比为5~15:1，球磨时间0.5小时~10小时，球磨转速为200 r/min~500 r/min；所述的氩氢混合气或氮氢混合气中含氢气体积为5%~35 %。