[发明专利]一种高容量型磷酸铁锰锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种本发明就是要提供一种高容量型磷酸铁锰锂正极材料及其制备方法。采用磷酸铁锰为反应的铁/锰源，其化学式为Li_1+xFe_1‑yMn_yPO₄(其中‑0.10<x≤0.25，0<y≤1.0)，对比磷酸铁锂正极材料，提高了合成的磷酸铁锰锂正极材料的放电电压和放电容量，从而有利于提高电池的1C‑3.0V的平台放电容量。其整个生产工艺过程，生产操作方便，反应条件温和，能量密度高、安全性好、寿命长，高容量型磷酸铁锰锂正极材料。

技术领域：

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其的制备，特别是一种高容量型磷酸铁锰锂正极材料及其制备方法。

近年来，在能源和环境危机的推动下，发展新能源汽车已成必然趋势。动力 电池作为新能源汽车的核心部件是其动力的直接来源，锂离子电池是新能源汽车 动力电池发展最有前景的技术路径，锂离子动力电池对新能源汽车产业的发展起 着关键作用。

锂离子电池作为一种新型绿色的二次电池，其广泛应用无线通信，交通运输，航空航天等各个方面，锂离子电池主要由正极材料，嵌锂的过渡金属氧化物、负极材料如高度石墨化的碳、隔膜如聚烯烃微孔膜和电解质材料等组成。而锂离子正极材料是制约锂离子电池各方面性能的至关重要的因素。

LiFePO₄具有热稳定性高、环境友好、低成本等优势，但是材料本身存在电压低、离子扩散速率慢、电子电导率低等问题，限制了该材料的应用。LiMnPO₄材料的锂离子嵌入/脱出电位高达4.1V，可提供比LiFePO₄大约高20%的能量密度。但是，LiMnPO₄材料的本征电子电导率甚至比LiFePO₄的电导率还要低，严重限制了材料容量发挥。因此，对LiMnPO₄进行Fe掺杂处理。

如中国专利公告号为CN14347875A公开的《锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及制备方法》，其将锂源化合物、铁源化合物、锰源化合物、磷源化合物按摩尔配为1-1.2：0.1-0.9：0.1-0.9：1配制备，其前驱体的制备是在球磨罐中事先用有机溶剂溶解2-5%的碳源化合物，再将混合物放入球磨罐中进行球磨1-5小时，将球磨后磷酸铁锰锂前驱体浆料放入化合炉中进行2-30分钟化合处理，制备得前驱体，通过上述方法制备得的磷酸铁锰锂正极材料，其具有高能量密度。还有如中国专利公告号为CN102874789A《一种锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及其制图方法》，其锂源化合物、铁源化合物、锰源化合物、磷源化合物按摩尔配为1-1.2：0.4：0.6：1的比例混合均匀，在上述混合物中加入碳源，在氮气气氛中加热在250-350℃条件下，煅烧2-5小时，然后冷却至室温，经破碎、压片后继续煅烧于5-20h，制备得磷酸铁锰锂正极材料。

但上述方法制备的磷酸铁锰锂其能量密度较低，同时电压与容量也不高，且反应过程不易控制。

如何制备出质量可靠，一种高电压、高容量型的形成化学式为Li_1+xFe_1-yMn_yPO₄ (其中-0.10<x ≤ 0.25，0<y ≤1.0)高电压高容量的磷酸铁锰锂正极材料，可充分结合LiFePO₄和LiMnPO₄二者的优点，同时满足较高的工作电压与能量密度需求，是一款能量密度高、安全性好、寿命长、成本低的锂离子电池用正极材料。

发明内容：