一种磷酸铁锂-氧化锰锂二元锂电池正极材料的制备方法

摘要

本发明公开一种磷酸铁锂-氧化锰锂二元锂电池正极材料的制备方法。该方法利用晶相生长诱导剂和大长径比双螺杆挤出机的强力剪切切片作用，通过磷酸铁锂与氧化锰锂的晶粒进行镶嵌，强电场规整离子并晶化，形成由片状磷酸铁锂与层状氧化锰锂相间的二元锂电池正极材料，该方法克服了直接共混包覆和壳核结构包覆时各自晶型结构固有的缺陷，解决了目前单一包覆存在二者性能无法完全互补的缺陷，得到的磷酸铁锂-氧化锰锂二元正极材料具有电导率高、高低温稳定、循环结构稳定性好、密度高、电容量高的特点，利于工业化生产。

主权项

一种磷酸铁锂‑ 氧化锰锂二元锂电池正极材料的制备方法，其特征是：将磷酸铁锂（LiFePO4）、层状氧化锰锂（LiMnO2），通过晶相诱导、剪切切片和强电场规整离子形成一种层相间的呈晶粒镶嵌的磷酸铁锂‑氧化锰锂二元锂电池正极材料，其中磷酸铁锂选用常用的锂源、铁源、磷源按照一定的摩尔比进行预混配，氧化锰锂选用常用的锰源、锂源按照一定的摩尔比预混配，具体制备方法包括以下步骤：1）将锂源、铁源、磷源按摩尔比Li：Fe：P=1：1.2‑1.3：1混合，组成磷酸铁锂初始原料，依据理论值计算，取按重量百分比计40‑45%的磷酸铁锂，0.2‑1%的三斜晶型CuSO₄ 作为晶相生长诱导剂，0.5‑1%的硫代硫酸钠作为还原剂，在高速混合机中以1400‑5000rpm 的速度高速搅拌分散3‑5min备用；2）将步骤1）中得到的混合物泵入螺杆挤压机，螺杆的螺纹元件含有两组斜角为60°的螺纹元件、两组斜角为90°的螺纹元件、一组斜角为反向的‑45°的螺纹元件，在晶相生长诱导剂作用下，利用螺纹元件的剪切切片，在动态反应中形成片状磷酸铁锂；3）在螺杆挤压机中段、后段，形成的片状磷酸铁锂还未完全形成稳定晶粒时，通入二氧化锰、四氧化三锰、碳酸锂按摩尔比二氧化锰：四氧化三锰：碳酸锂=1：0.2‑0.5：1的预混物，依据理论值计算，通入量按重量百分比计为54‑59%的氧化锰锂，磷酸铁锂、氧化锰锂未完全晶化时通过晶相诱导和剪切切片，晶粒逐步镶嵌，形成由片状磷酸铁锂与层状氧化锰锂相间的二元锂电池正极材料；4）在螺杆挤压机末端，设置电场极化，使步骤3）得到的片状磷酸铁锂与层状氧化锰锂相间的二元锂电池正极材料在强电场下离子规整排列，并快速晶化，得到晶粒细小、均匀的磷酸铁锂‑氧化锰锂二元锂电池正极材料。