锂离子电池正极材料磷酸锰锂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂及其制备方法，要解决的技术问题是提高正极材料的电化学性能。本发明的材料具有磷酸锰锂基体，基体外包覆有碳材料包覆层，包覆碳材料包覆层后的磷酸锰锂锂具球形、长短轴为0.5～30μm的近似球形、菱形、锥形、片状、层状或/和块状的微观特征。制备方法包括以下步骤：纳米颗粒的制备，液相混合反应，前躯体的制备，焙烧处理，包覆有机物。本发明与现有技术相比，通过碳液相包覆来改善磷酸锰锂的电子电导性，碳对活性材料的包覆充分均匀，有效地阻止了颗粒团聚，具有4V左右的放电电压、较高的充放电容量、优异的循环稳定性，安全性高，工艺简单，成本低，对环境的影响小。

主权项

一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂，所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂具有磷酸锰锂基体，基体外包覆有碳材料包覆层，包覆量为基体的1‑3wt.％，包覆碳材料包覆层后的磷酸锰锂具球形、长短轴为0.5～30μm的近似球形、菱形、锥形、片状、层状或/和块状的微观特征，比表面积为5‑40m2/g，振实密度为1.0‑1.6g/ml，其中，所述正极材料磷酸锰锂采用如下制备方法制备得到：该制备方法包括以下步骤：一、纳米颗粒的制备：分别将锂源化合物、非水溶性锰源化合物、磷源化合物和非水溶性单质碳处理至亚微米或纳米级颗粒；二、液相混合反应：按物质的量之比Li∶Mn∶P∶C＝0.90‑1.20∶1∶0.95‑1.10∶0.5‑2.0，将锂源化合物、非水溶性锰源化合物、磷源化合物和非水溶性单质碳溶于水或分散到水中得到混合材料；三、前躯体的制备：将混合材料在200‑500r/min的转速下球磨0.5‑12小时，然后在100～360℃条件下喷雾干燥得到正极材料前躯体；四、焙烧处理：将前躯体以1‑10℃/min的升温速度，在600‑950℃中焙烧处理5‑12小时，然后自然降温至室温，得到磷酸锰锂基体；五、在磷酸锰锂基体表面包覆占基体1‑3wt.％的可炭化的有机物后，以1‑10℃/min的升温速度，在500‑1200℃的温度下碳化处理1‑12小时，自然降温至室温，得到磷酸锰锂基体上包覆有碳材料包覆层的锂离子电池正极材料磷酸锰锂；或者，该制备方法包括以下步骤：一、纳米颗粒的制备：分别将锂源化合物和磷源化合物采用湿法超细球磨方法处理至亚微米或纳米级颗粒，其中，所述的湿法超细球磨方法是指，将锂源化合物和磷源化合物溶于水或分散于水得其混合材料，所述湿法超细球磨处理采用循环式搅拌球磨机、搅拌式球磨机、砂磨机、胶体磨机、气流粉碎机、冲击式微粉球磨机、气流蜗旋微粉机、冲击式粉碎机或棒式机械粉碎机进行超细球磨处理；二、液相混合反应：按物质的量之比Li∶Mn∶P∶C＝0.90‑1.20∶1∶0.95‑1.10∶0.5‑2.0，将锂源化合物、水溶性锰源化合物、磷源化合物和水溶性碳化合物溶于或分散于水中，得到混合材料；三、前躯体的制备：将混合材料在200‑500r/min的转速下球磨0.5‑12小时，然后在100～360℃条件下喷雾干燥得到正极材料前躯体；四、预处理：在保护气体氦气、氩气或氮气下，以1‑10℃/min的升温速度，在200‑450℃预处理2‑6小时，自然冷却；五、焙烧处理：将预处理粉末在保护气体氦气、氩气或氮气保护下，以1‑10℃/min的升温速度，在600‑950℃中焙烧处理5‑12小时，然后自然降温至室温，得到磷酸锰锂基体；六、在磷酸锰锂基体表面包覆占基体1‑3wt.％的可炭化的有机物后，以1‑10℃/min的升温速度，在500‑1200℃的温度下碳化处理1‑12小时，自然降温至室温，得到磷酸锰锂基体上包覆有碳材料包覆层的锂离子电池正极材料磷酸锰锂。