一种硅酸锰铁锂正极材料的制备方法

摘要

一种硅酸锰铁锂正极材料的制备方法。其技术方案是：按照反应物中锂离子∶亚铁离子∶锰离子∶硅原子∶亚磷酸的摩尔比＝(0.95～1.10)∶y∶z∶(0.70～0.999)∶(0.001～0.429)称量锂盐或锂盐水合物、亚铁盐或亚铁盐水合物、锰盐或锰盐水合物、硅化合物、亚磷酸或亚磷酸的水溶液；混合得到初始反应混合物；加入含碳化合物和湿磨介质；经过球磨混合，水浴加热，再次球磨混合，真空干燥处理。干燥后粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，采用两段烧结法或程序升温两段烧结法制备硅酸锰铁锂。本发明的原料成本较低，原料来源广泛，制备过程简单。制备的材料具有较好的放电性能，在3.0V区的放电容量明显增加，在0.3C倍率电流下循环性能佳，为产业化打下良好的基础。

主权项

一种硅酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于制备过程由以下步骤组成：(1)按照初始反应物中锂离子∶亚铁离子∶锰离子∶硅原子∶亚磷酸的摩尔比＝(0.95～1.10)∶y∶z∶(0.70～0.999)∶(0.001～0.429)称量无水锂盐或锂盐水合物、无水亚铁盐或亚铁盐水合物、无水锰盐或锰盐水合物、硅化合物、亚磷酸或亚磷酸的水溶液，同时必须满足：0.95≤y+z≤1.10，0.20≤y≤1.00；混合以上初始反应物得到初始反应混合物；(2)依据(1)中初始反应混合物的无水状态化合物的合计重量的1％～30％称量含碳化合物、依据以上初始反应混合物的无水状态化合物的合计体积的0.10倍～10倍体积量取湿磨介质；将含碳化合物、湿磨介质与(1)中初始反应混合物混合；用100rpm～1000rpm的转速球磨混合10分钟～3小时，在40℃～90℃的水浴中加热0.5小时～10小时，再用100rpm～1000rpm的转速球磨混合3小时～12小时，在50℃～120℃下于10Pa～10132Pa压力的真空中干燥，得到干燥的粉体；(3)将干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，采用两段烧结法或程序升温两段烧结法制备硅酸锰铁锂；所述的两段烧结法是在200℃～500℃温度区间的任一温度下，将干燥的粉体预烧结3小时～12小时，冷却至室温制得母体预烧料；在母体预烧料中加入初始反应混合物的无水状态化合物的合计体积的0.10倍～10倍体积的湿磨介质，用100rpm～1000rpm的转速球磨3小时～12小时，在50℃～120℃于10Pa～10132Pa压力下真空干燥；干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，在550℃～850℃温度区间的任一温度下烧结3小时～24小时，制备硅酸锰铁锂；所述的程序升温两段烧结法是按照0.5℃/min～30℃/min的加热速率，将干燥的粉体由室温加热到200℃～550℃温度区间的任一温度，保温预烧结3小时～12小时，冷却至室温制得母体预烧料；在母体预烧料中加入初始反应混合物的无水状态化合物的合计体积的0.10倍～10倍体积的湿磨介质，用100rpm～1000rpm的转速球磨3小时～12小时，在50℃～120℃下于10Pa～10132Pa压力的真空下干燥；干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，按照0.5℃/min～30℃/min的加热速率由室温加热至600℃～850℃温度区间的任一温度，保温烧结3小时～24小时，制备硅酸锰铁锂；所述的硅化合物为硅酸四乙酯、硅酸四甲酯、硅酸三甲酯、硅酸二甲酯、二氧化硅、纳米二氧化硅、硅酸、偏硅酸、四(1-甲基乙基)硅酸酯、六甲基二硅氮烷、三乙基甲硅烷或三乙基氯硅烷。