一种金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂，它以锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物、金属掺杂物和碳源为原料制备而成，所述碳源为氧化导电碳黑，该金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂的化学式为：LiM_xMn_1-xPO₄/C，其中M为金属掺杂元素，0.001≤M≤0.1，本发明的金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂克容量高，倍率性能佳且循环稳定性好，易于分散在水中。本发明还提供了一种金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂的制备方法，主要包括以下步骤：（一）氧化导电碳黑制备；（二）金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂制备。该方法工艺步骤简单，成本低，制得的产物粒径均匀，纯度高，电化学性能佳。

主权项

一种金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂，其特征在于，所述金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂以锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物、金属掺杂物和碳源为原料制备而成，所述锂源化合物为碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、磷酸二氢锂、磷酸锂中的一种或几种，所述碳源为氧化导电碳黑，所述锰源化合物为二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰、草酸锰、磷酸锰、乙酸锰、硝酸锰中的一种或几种，所述磷源化合物为磷酸、磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢胺中的一种或几种，所述金属掺杂物为金属掺杂元素的氧化物、金属掺杂元素的氢氧化物及金属掺杂元素的碳酸盐中的一种或几种，所述金属掺杂元素为Mg、Ti、V、Bi、Nb、Zn或Al；所述金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂的化学式为：LiM_xMn_1‑x PO₄/C，其中M为金属掺杂元素，0.001≤x≤0.1，该金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂的制备方法为：（一）氧化导电碳黑制备（1）将导电炭黑在270~290℃下退火12~15h；（2）将步骤（1）中得到的导电碳黑加入强氧化剂中浸泡，过滤后将滤渣清洗至pH呈中性，最后烘干即得氧化导电碳黑，所述强氧化剂为10mol/L的硝酸溶液、10mol/L硝酸溶液与10mol/L硫酸溶液按质量比1：2~3组成的混合溶液、质量百分含量为10%的H₂O₂溶液或质量浓度为20g/L的过硫酸铵溶液，当强氧化剂为硝酸溶液时，导电碳黑与硝酸溶液的质量比为1：30~40，浸泡温度为60~80℃；当强氧化剂为硝酸溶液与硫酸溶液组成的混合溶液时，导电碳黑与混合溶液的质量比为1：30~40，浸泡温度为60~80℃；当强氧化剂为H₂O₂溶液时，导电碳黑与H₂O₂溶液的质量比为1：20~40，浸泡温度为20~25℃；当强氧化剂为过硫酸铵溶液时，导电碳黑与过硫酸铵溶液的质量比为1:50~70，浸泡温度为20~25℃；（二）金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂制备（a）先称量锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物及金属掺杂物，其中，锂元素：锰元素：磷元素：金属掺杂元素的摩尔比为1：（1‑x）：1：x，再称量碳源，碳源的加入量为锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物及金属掺杂物总质量的2~8%，最后将称取的锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物、金属掺杂物及碳源混合均匀后分散于水或者水与有机溶剂组成的混合溶剂中，经高速搅拌或超声分散或球磨后得浆料；（b）将步骤（a）中得到的浆料喷雾干燥后置于保护性气氛中以2~4℃/min的升温速率升温至500~800℃恒温烧结3~12h，冷却至室温后粉碎、过筛，得金属掺杂的氧化导电碳黑包覆磷酸锰锂。