[发明专利]一种磷酸锰的制备方法

说明书

本发明公开一种磷酸锰的制备方法。将锰盐加入纯水，再加入络合剂和聚乙二醇4000，搅拌溶解完全，得到锰溶液，将尿素和MAP加入纯水，溶解完全得到沉淀剂溶液，将磷酸加入纯水稀释得到磷酸溶液；将反应釜内加入底液，底液为氨水与磷酸的混合溶液，开启搅拌，使得搅拌速度为200‑300r/min,然后将锰溶液、沉淀剂溶液和磷酸溶液并流加入到底液中,连续溢流出料；将连续溢流出料在中转罐陈化,同时采用冷却盘管将连续溢流出料冷却至温度低于50℃，然后经过过滤、洗涤、烘干、筛分和除铁，得到磷酸锰。本发明工艺简单，成本低，得到的磷酸锰粒度分布均匀，结晶度好，一次粒径小且生长密实，振实密度高。

技术领域

本发明涉及一种磷酸锰的制备方法，属于锂电池新能源材料领域。

背景技术

磷酸锰是一种分子式为Mn₃(PO₄)₂.3H₂O。其应用于制药工业和玻璃、陶瓷工业，随着锂电池材料的发展，磷酸锰锂正极材料受到大家的重视，磷酸锰锂(lithium manganese(II)phosphate)，化学式:LiMnPO₄，是一种天然矿物或者人工合成的三元锂电池电极材料。该物质具有橄榄石状的晶体结构，导致其作为电极材料时物理化学性质稳定。且磷酸锰锂具有171mAh/g的比容量以及4.1V左右的放电平台(vs Li/Li⁺)这也使得磷酸锰锂成为了新一代锂离子动力电池的理想材料。

磷酸锰锂的实验室常见制备方法主要有固相法和液相法。固相法采用固态的锂盐、锰盐和磷酸盐球磨混合并在保护气的氛围下高温灼烧。液相法又分为多元醇法、溶胶凝胶法和水热法，液相法合成磷酸锰锂形貌和纯度更容易控制，但是也存在着晶化不完全的问题，常常需要进一步退火灼烧。

而采用磷酸锰作为前驱体，可以避免在烧结炉发生氧化还原反应，使得晶体结构，所以磷酸锰的晶体结构、粒度分布、一次粒径大小对磷酸锰锂有至关重要的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磷酸锰的制备方法，工艺简单，成本低，得到的磷酸锰粒度分布均匀，结晶度好，一次粒径小且生长密实，振实密度高。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种磷酸锰的制备方法，其为以下步骤：

(1)将锰盐加入纯水，再加入络合剂和聚乙二醇4000，搅拌溶解完全，得到锰溶液，将尿素和MAP加入纯水，溶解完全得到沉淀剂溶液，将磷酸加入纯水稀释得到磷酸溶液；

(2)将反应釜内加入底液，底液为氨水与磷酸的混合溶液，混合溶液的pH为2.5-3，然后升温至温度为90-95℃，开启搅拌，使得搅拌速度为200-300r/min,然后将锰溶液、沉淀剂溶液和磷酸溶液并流加入到底液中，维持反应过程的pH为2.5-3,反应温度为90-95℃，上清液中的锰离子含量为100-300mg/L,停留时间为7-10h,连续溢流出料；

(3)将连续溢流出料在中转罐陈化1-2h,同时采用冷却盘管将连续溢流出料冷却至温度低于50℃，然后经过过滤、洗涤、烘干、筛分和除铁，得到磷酸锰。

所述锰盐为电池级硫酸锰、氯化锰、硝酸锰或者醋酸锰中的至少一种，所述络合剂为DETA，得到的锰溶液中锰离子浓度为1-1.5mol/L,络合剂浓度为0.01-0.05mol/L,聚乙二醇4000的质量分数为0.1-0.5％。

所述沉淀剂溶液中的尿素的浓度为2-3mol/L，MAP的浓度为1-1.5mol/L。

所述磷酸溶液的浓度为1-2mol/L。

所述步骤(2)中加入的底液体积为反应釜容积的0.15-0.2倍。