一种纳/微结构磷酸锰锂/碳复合正极材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳/微结构磷酸锰锂/碳复合正极材料的制备方法。该制备方法将锂化合物、锰化合物、磷化合物、碳源和配位剂溶解或分散到水中，然后在搅拌下用浓硝酸或者浓氨水调节溶液pH值得到溶胶；将得到的溶胶喷雾干燥后得到微米级多孔前驱体粉末；将前驱体粉末在惰性气氛或还原性气氛中热处理后得到纳/微结构磷酸锰锂/碳复合正极材料。本发明采用溶胶－喷雾干燥法既能避免模板法制备纳/微结构电极材料工艺复杂、成本高的不足，又可避免水热法对高压的要求，易于实现工业化生产。根据本方法制备的纳/微结构磷酸锰锂/碳复合正极材料的放电比容量高，循环稳定性好。

主权项

一种纳/微结构磷酸锰锂/碳复合正极材料的制备方法，其特征在于：采用溶胶－喷雾干燥制备方法将锂化合物、锰化合物、磷化合物、碳源和配位剂溶解或分散到水中，然后在搅拌下用浓硝酸或者浓氨水调节溶液pH值得到溶胶；将得到的溶胶喷雾干燥后得到微米级多孔前驱体粉末；将前驱体粉末在惰性气氛或还原性气氛中热处理后得到纳/微结构磷酸锰锂/碳复合正极材料，该方法的步骤如下：（1）溶胶的制备：将锂化合物、锰化合物、磷化合物、碳源和配位剂溶解或分散到水中，然后在搅拌下用浓硝酸或者浓氨水调节溶液pH值为2～12，在50～90℃搅拌2～12小时得到溶胶；所述的锂化合物为碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、硝酸锂、磷酸二氢锂；所述锰化合物为碳酸锰、柠檬酸锰、乙酸锰、硝酸锰、二氧化锰；所述磷化合物为磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸氢二氢锂，其中锂、锰和磷的摩尔比为1.0∶1.0∶1.0；所述碳源为糖类化合物葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、淀粉、小分子有机化合物柠檬酸、草酸、高分子化合物酚醛树脂、PAN、PVC、无机碳乙炔黑、SuperP中的一种或几种混合物，用量以产物中残余碳为3～20%进行计算；所述配位剂为柠檬酸、丙烯酸、乙酸、EDTA中一种或它们的混合物，用量为原料中锂与锰总摩尔数的0.0～3.0倍；（2）喷雾干燥：将步骤（1）得到的溶胶溶液在100～250℃下于空气气氛中进行喷雾干燥，干燥过程中溶胶中纳米粒子析出、聚焦，同时溶剂蒸发形成连通孔，得到由一次纳米粒子团聚形成的微米级多孔前驱体粉末；（3）热处理：将步骤（2）得到的微米级多孔前驱体粉末在惰性气氛或还原性气氛中于600～900℃反应4～24小时，冷却后得到一次粒子小于200nm、二次颗粒为2～15μm的多孔磷酸锰锂正极材料，所述惰性气氛为氮气、氩气或其混合物，还原气氛为氮气与氢气、氢气与氩气混合气体中的一种，其中氢气与氮气或氩气混合气中氢气的体积含量约为8～10%。