[发明专利]一种磷酸钛锰铁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸钛锰铁，该磷酸钛锰铁的化学式为：Fe_(1‑x‑y)Ti_xMn_yPO₄，其中，x=0.05～0.01，y=0.005～0.001。通过包括如下步骤：（1）将铁源、钛源、锰源和磷源溶解，得到混合溶液；（2）混合溶液先加热至30～50℃，加入过氧化氢，接着加热至90℃以上，加入磷酸，待反应体系变白后，保温反应1～3小时，然后调节反应体系的pH值至4～5，继续保温反应0.5～1.5小时；（3）步骤（2）反应得到的产物经洗涤、干燥、煅烧，得到所述的磷酸钛锰铁。以该磷酸钛锰铁为前驱体合成的磷酸钛锰铁锂具有电子电导率高、电化学比容量大等优点，且低温性能良好。

技术领域

本发明涉及一种磷酸钛锰铁及其制备方法。

背景技术

磷酸锰铁锂是在磷酸锰锂和磷酸铁锂基础上发展而来的一种锂离子电池材料，磷酸锰铁锂兼具磷酸锰锂和磷酸铁锂的优点，理论比容量与磷酸铁锂相同（170mAh/g），但能量密度更高，缺点是磷酸锰铁锂的电子电导性差。磷酸锰铁锂主要以固相法生产为主，一般由磷酸锰铁、锂盐和磷盐通过固相法生产。因此，对磷酸锰铁锂的前驱体磷酸锰铁进行掺杂改性是有效改善其性能的方式之一。

CN106816584A公开了一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法，该材料具有LiMn_xFe_1-x-yM_yPO₄/C的结构，其中，0＜x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 0.2，所述M为镁、锌、钒、钛、钴和镍中一种或多种，且所述磷酸锰铁锂类材料的基本流动能BFE在600mJ以下，特别流动能SE在10mJ/g以下，综合粉体流动系数FF ≥ 2。该材料采用高温固相法制备，包括如下步骤：提供锂源、锰源、铁源、磷源、可选的M源、以及碳源，其中，所述锰源的粉末基本流动能BFE在1100mJ以下，特别流动能SE在15mJ/g以下，综合粉体流动系数FF大于2；所述铁源的粉末基本流动能BFE在1300mJ以下，特别流动能SE在20mJ/g以下，综合粉体流动系数FF大于1.5；所述M源中M元素为镁、锌、钒、钛、钴和镍中一种或多种；将锂源、锰源、铁源、磷源、可选的M源、以及碳源在溶剂中混合分撒后干燥形成前驱体粉末；烧结所述前驱体粉末形成碳包覆的磷酸锰铁锂类材料。上述技术方案主要是通过改善磷酸锰铁锂类材料的流动性来提高以其为正极材料的电池的常温循环性能及高温循环性能，并没有给出如何提高磷酸锰铁锂电子电导性的技术启示。

发明内容

针对背景技术中提及的问题，本发明的一个目的在于提供一种可提高磷酸锰铁锂电子电导性的前驱体磷酸钛锰铁。

本发明的另一个目的在于提供上述磷酸钛锰铁的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磷酸钛锰铁，所述磷酸钛锰铁的化学式为：Fe_(1-x-y)Ti_xMn_yPO₄，其中，x=0.05～0.01，y=0.005～0.001。

上述磷酸钛锰铁的制备方法，包括如下步骤：

（1）将铁源、钛源、锰源和磷源溶解，得到混合溶液；

（2）混合溶液先加热至30～50℃，加入过氧化氢，接着加热至90℃以上，加入磷酸，待反应体系变白后，保温反应1～3小时，然后调节反应体系的pH值至4-5，继续保温反应0.5～1.5小时；

（3）步骤（2）反应得到的产物经洗涤、干燥、煅烧，得到所述的磷酸钛锰铁。

优选地，所述铁源为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁和/或氯化铁；所述钛源为氯化钛、三氯化钛和/或硫酸钛；所述锰源为硫酸锰和/或氯化锰；所述磷源为磷酸二氢铵和/或磷酸氢铵。

优选地，步骤（1）中，铁源与磷源的铁磷摩尔比为0.83～0.95:1。