CN101853936A - 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 - Google Patents
锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101853936A CN101853936A CN201010161501A CN201010161501A CN101853936A CN 101853936 A CN101853936 A CN 101853936A CN 201010161501 A CN201010161501 A CN 201010161501A CN 201010161501 A CN201010161501 A CN 201010161501A CN 101853936 A CN101853936 A CN 101853936A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- manganese
- phosphate
- heated
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,它包括下述步骤:1)混合物的制备:称取定量的锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物,按锂、锰、磷摩尔比为0.8~1.2∶0.8~1.2∶1的比例混合均匀;2)前驱体的制备:将上述制得的混合物在空气气氛中加热至250~350℃,并在250~350℃下持续煅烧2-5h,然后冷却至室温,得前驱体;3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续在空气气氛中加热至500~900℃,并在500~900℃下持续煅烧15~25h,即得到目标产物磷酸锰锂。本方法能在空气气氛中合成出高纯度的磷酸锰锂,合成工艺简单,且大大降低了合成成本,利于实现磷酸锰锂的商业化生产。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池正极材料的制备技术领域,具体涉及一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法。
背景技术
锂离子电池是继镉镍、镍金属氢化物电池之后的新型电池。由于锂离子电池具有十分明显的优势(工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长),而成为便携式电子产品的理想电源,也是未来电动汽车和混合电动汽车的首选电源。
目前,锂离子电池正极主要有钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸锰锂(LiMnPO4)等几种。
层状结构的LiCoO2最早作为锂离子正极材料,但由于Co资源短缺、成本高、毒性较大,其放电平台电压约为3.7V,其实际容量为140mAh/g仅为理论容量的一半。
LiNiO2用于锂离子正极材料具有与LiCoO2类似的层状结构。其工作电压范围为2.5~4.2V,理论容量为274mAh/g,实际容量已达190~210mAh/g。但是由于LiNiO2的制备条件非常苛刻,这给LiNiO2的商业化生产带来相当大的困难;LiNiO2的热稳定性差,且放热量多,这对电池带来很大的安全隐患;LiNiO2在充电过程中容易发生结构的变化,使电池的循环性能变差。这些缺点限制了LiNiO2的发展。
具有尖晶石结构的LiMn2O4用于锂离子正极材料,其工作电压范围为3~4V,理论容量为148mAh/g,实际容量为90~120mAh/g,锰资源丰富,价格便宜安全性高,但是由于其理论容量不高,材料在电解质中会缓慢溶解,容易发生晶格畸变特别在较高温度下,使其应用受到了限制。
具有橄榄石结构的LiFePO4是近年来研究的热门锂离子电池正极材料之一,其具有高稳定性、更安全可靠、更环保并且价格低廉等优点,但由于其发电平台较低(3.4V),理论容量不高,室温电导率低。目前,LiFePO4虽然原材料比较的便宜,但是合成中惰性气氛的使用,使其制备成本仍很高,因此简化合成条件是降低产品成本的一个重要措施。
在各类锂离子电池正极材料中,LiMnPO4具有较高的放电平台和充放电容量,其理论容量为170mAh/g,其具有高稳定性、安全环保,因而有望成为新一代的锂离子电池正极材料。但是目前常规的磷酸锰锂合成方法的合成时间较长,工艺较复杂,尤其是其制备时为了增强产品充放电容量,往往会在原料中加入碳元素,但是碳在空气气氛下高温煅烧易氧化,故现有的磷酸锰锂合成方法大都是在惰性气体(例如氩气、氮气)气氛下合成的。虽然LiMnPO4的合成原料比较便宜,但是合成中惰性气氛的使用使得合成磷酸锰锂的成本仍然偏大,所以简化合成条件是降低产品成本的一个重要措施。
发明内容
本发明目的是:提供一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,该方法能够在空气气氛中合成高纯度的磷酸锰锂,不仅合成工艺过程简单,而且将大大降低磷酸锰锂的合成成本,以便实现磷酸锰锂的商业化生产。
本发明的技术方案是:一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
1)混合物的制备:称取定量的锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物,按锂、锰、磷摩尔比为0.8~1.2∶0.8~1.2∶1的比例混合均匀;
2)前驱体的制备:将上述制得的混合物在空气气氛中加热至250~350℃,并在250~350℃下持续煅烧2-5h,然后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续在空气气氛中加热至500~900℃,并在500~900℃下持续煅烧15~25h,即得到目标产物磷酸锰锂。
本发明方法的所述步骤1)中具体采用干法或者湿法球磨的方式将锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物混合均匀,且球磨时间控制在24~50h。
本发明方法的所述步骤2)中对混合物具体采用分段式加热方式逐步加热至250~350℃,所述的分段式加热步骤为首先将混合物加热至100~150℃,保持0.5~1h,然后加热至150~200℃,保持0.5~1h,最后加热至250~300℃。
进一步的,所述步骤2)中对混合物采用分段式加热方式逐步加热至300℃,且所述分段式加热的优选步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。
本发明方法的所述步骤3)中的升温速度控制在5~20℃/min。
本发明方法中所述锂源化合物优选自氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、甲酸锂、四水柠檬酸锂、磷酸锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢锂和草酸锂中的一种或几种。
本发明方法中所述锰源化合物优选自醋酸锰、碳酸锰、四氧化三锰、三氧化二锰、二氧化锰和氢氧化锰中的一种或几种。
本发明方法中所述磷源化合物优选自磷酸、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和五氧化二磷中的一种或几种。
本发明的优点是:
本发明所述的这种锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,与常规合成方法相比,由于合成原料中无需加入碳元素,故能够在空气气氛中合成出高纯度的磷酸锰锂,不仅合成工艺过程简单,而且大大降低了磷酸锰锂的合成成本,从而有利于实现磷酸锰锂的商业化生产。
具体实施方式
实施例1:本实施例的锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其步骤如下:
1)混合物的制备:称取定量的醋酸锂、醋酸锰、磷酸二氢铵,按锂、锰、磷摩尔比为1.1∶1∶1的比例混合,并置于ND7型0.4L的行星式球磨机中干法球磨44h;
2)前驱体的制备:将上述球磨均匀的混合物置于箱式电阻炉中,在空气气氛中采用分段式加热方式逐步加热至300℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。随后保持在300℃下对混合物持续煅烧3h,最后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续置于箱式电阻炉中,并在空气气氛中以10℃/min的升温速度加热至700℃,并在700℃下持续煅烧24h,即得到目标产物磷酸锰锂。
实施例2:本实施例的锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其步骤如下:
1)混合物的制备:称取定量的碳酸锂、四氧化三锰、磷酸铵,按锂、锰、磷摩尔比为1.1∶1.1∶1的比例混合,并置于ND7型0.4L的行星式球磨机中干法球磨35h;
2)前驱体的制备:将上述球磨均匀的混合物置于箱式电阻炉中,在空气气氛中采用分段式加热方式逐步加热至300℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。随后保持在300℃下对混合物持续煅烧4h,最后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续置于箱式电阻炉中,并在空气气氛中以10℃/min的升温速度加热至650℃,并在650℃下持续煅烧18h,即得到目标产物磷酸锰锂。
实施例3:本实施例的锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其步骤如下:
1)混合物的制备:称取定量的碳酸锂、碳酸锰、磷酸氢二铵,按锂、锰、磷摩尔比为1.1∶0.9∶1的比例混合,并置于ND7型0.4L的行星式球磨机中干法球磨26h;
2)前驱体的制备:将上述球磨均匀的混合物置于箱式电阻炉中,在空气气氛中采用分段式加热方式逐步加热至300℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。随后保持在300℃下对混合物持续煅烧3h,最后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续置于箱式电阻炉中,并在空气气氛中以15℃/min的升温速度加热至750℃,并在750℃下持续煅烧24h,即得到目标产物磷酸锰锂。
实施例4:本实施例的锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其步骤如下:
1)混合物的制备:称取定量的磷酸氢二锂、氢氧化锰、五氧化二磷,按锂、锰、磷摩尔比为0.9∶1.1∶1的比例混合,并置于ND7型0.4L的行星式球磨机中干法球磨35h;
2)前驱体的制备:将上述球磨均匀的混合物置于箱式电阻炉中,在空气气氛中采用分段式加热方式逐步加热至300℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。随后保持在300℃下对混合物持续煅烧5h,最后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续置于箱式电阻炉中,并在空气气氛中以20℃/min的升温速度加热至800℃,并在800℃下持续煅烧25h,即得到目标产物磷酸锰锂。
实施例5:本实施例的锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其步骤如下:
1)混合物的制备:称取定量的叔丁醇锂、二氧化锰、磷酸,按锂、锰、磷摩尔比为1.1∶1∶1的比例混合,并置于ND7型0.4L的行星式球磨机中干法球磨44h;
2)前驱体的制备:将上述球磨均匀的混合物置于箱式电阻炉中,在空气气氛中采用分段式加热方式逐步加热至300℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。随后保持在300℃下对混合物持续煅烧4h,最后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续置于箱式电阻炉中,并在空气气氛中以10℃/min的升温速度加热至700℃,并在700℃下持续煅烧24h,即得到目标产物磷酸锰锂。
实施例6:本实施例的锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其步骤如下:
1)混合物的制备:称取定量的苯甲酸锂、碳酸锰、磷酸氢二铵,按锂、锰、磷摩尔比为1.1∶1∶1的比例混合,并置于ND7型0.4L的行星式球磨机中干法球磨44h;
2)前驱体的制备:将上述球磨均匀的混合物置于箱式电阻炉中,在空气气氛中采用分段式加热方式逐步加热至300℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。随后保持在300℃下对混合物持续煅烧4h,最后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续置于箱式电阻炉中,并在空气气氛中以10℃/min的升温速度加热至650℃,并在650℃下持续煅烧24h,即得到目标产物磷酸锰锂。
Claims (8)
1.一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
1)混合物的制备:称取定量的锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物,按锂、锰、磷摩尔比为0.8~1.2∶0.8~1.2∶1的比例混合均匀;
2)前驱体的制备:将上述制得的混合物在空气气氛中加热至250~350℃,并在250~350℃下持续煅烧2-5h,然后冷却至室温,得前驱体;
3)合成磷酸锰锂:取出前驱体研碎、压片,而后继续在空气气氛中加热至500~900℃,并在500~900℃下持续煅烧15~25h,即得到目标产物磷酸锰锂。
2.根据权利要求1所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于所述步骤1)中采用干法或者湿法球磨的方式将锂源化合物、锰源化合物、磷源化合物混合均匀,球磨时间控制在24~50h。
3.根据权利要求1所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于所述步骤2)中对混合物采用分段式加热方式逐步加热至250~350℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100~150℃,保持0.5~1h,然后加热至150~200℃,保持0.5~1h,最后加热至250~300℃。
4.根据权利要求3所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于所述步骤2)中对混合物采用分段式加热方式逐步加热至300℃,所述分段式加热步骤为首先将混合物加热至100℃,保持0.5h,然后加热至200℃,保持0.5h,最后加热至300℃。
5.根据权利要求1所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于所述步骤3)中的升温速度为5~20℃/min。
6.根据权利要求1所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于所述锂源化合物选自氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、甲酸锂、四水柠檬酸锂、磷酸锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢锂和草酸锂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于所述锰源化合物选自醋酸锰、碳酸锰、四氧化三锰、三氧化二锰、二氧化锰和氢氧化锰中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法,其特征在于所述磷源化合物选自磷酸、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和五氧化二磷中的一种或几种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201010161501A CN101853936A (zh) | 2010-05-04 | 2010-05-04 | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201010161501A CN101853936A (zh) | 2010-05-04 | 2010-05-04 | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101853936A true CN101853936A (zh) | 2010-10-06 |
Family
ID=42805276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201010161501A Pending CN101853936A (zh) | 2010-05-04 | 2010-05-04 | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101853936A (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102074686A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-05-25 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂/碳的合成方法 |
CN102403504A (zh) * | 2011-12-10 | 2012-04-04 | 桂林理工大学 | 低温固相反应制备锂离子电池正极材料LiMnPO4的方法 |
CN102874789A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-16 | 苏州大学 | 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及其制备方法 |
CN104638262A (zh) * | 2013-11-11 | 2015-05-20 | 新乡学院 | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的一种新型制备方法 |
US20150140431A1 (en) * | 2012-04-05 | 2015-05-21 | Hitachi Metals, Ltd. | Method for producing positive electrode active material for nonaqueous secondary batteries, positive electrode for nonaqueous secondary batteries, and nonaqueous secondary battery |
CN104701535A (zh) * | 2013-12-05 | 2015-06-10 | 天津赫维科技有限公司 | 一种磷酸锰锂材料的制备方法 |
CN104973860A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-10-14 | 华南理工大学 | 一种低温烧结磷酸锰锂微波介电陶瓷材料及制备方法 |
CN108155365A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-12 | 广州鸿森材料有限公司 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 |
CN111326715A (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-23 | 华中科技大学 | 一种电池正极材料及其制备方法与应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101268572A (zh) * | 2005-09-21 | 2008-09-17 | 关东电化工业株式会社 | 制造正极活性材料的方法和使用其的非水电解质电池 |
-
2010
- 2010-05-04 CN CN201010161501A patent/CN101853936A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101268572A (zh) * | 2005-09-21 | 2008-09-17 | 关东电化工业株式会社 | 制造正极活性材料的方法和使用其的非水电解质电池 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102074686A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-05-25 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂/碳的合成方法 |
CN102403504A (zh) * | 2011-12-10 | 2012-04-04 | 桂林理工大学 | 低温固相反应制备锂离子电池正极材料LiMnPO4的方法 |
US20150140431A1 (en) * | 2012-04-05 | 2015-05-21 | Hitachi Metals, Ltd. | Method for producing positive electrode active material for nonaqueous secondary batteries, positive electrode for nonaqueous secondary batteries, and nonaqueous secondary battery |
CN102874789A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-16 | 苏州大学 | 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及其制备方法 |
CN104638262A (zh) * | 2013-11-11 | 2015-05-20 | 新乡学院 | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的一种新型制备方法 |
CN104638262B (zh) * | 2013-11-11 | 2018-07-13 | 新乡学院 | 一种锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 |
CN104701535A (zh) * | 2013-12-05 | 2015-06-10 | 天津赫维科技有限公司 | 一种磷酸锰锂材料的制备方法 |
CN104973860A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-10-14 | 华南理工大学 | 一种低温烧结磷酸锰锂微波介电陶瓷材料及制备方法 |
CN108155365A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-12 | 广州鸿森材料有限公司 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 |
CN111326715A (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-23 | 华中科技大学 | 一种电池正极材料及其制备方法与应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103515594B (zh) | 碳包覆的磷酸锰锂/磷酸铁锂核壳结构材料及其制备方法 | |
CN101853936A (zh) | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 | |
CN102024951A (zh) | 一种氟离子掺杂的磷酸铁锂材料及其制备方法 | |
CN101955175A (zh) | 一种磷酸亚铁锂的工业制备方法 | |
CN104617293B (zh) | 一种氟改性的碳包覆磷酸亚铁锂复合材料的制备方法 | |
CN101651205A (zh) | 锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法 | |
CN101931073B (zh) | 一种磷酸铁锂/碳复合正极材料的制备方法 | |
CN102074686A (zh) | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂/碳的合成方法 | |
CN102769131A (zh) | 一种制备磷酸锰铁锂/碳复合材料的方法 | |
CN102956883A (zh) | 一种多孔层状结构锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
CN101339992A (zh) | 锂离子电池正极材料硅酸钒锂的制备方法 | |
CN105762335A (zh) | 一种两步焙烧制备碳包覆磷酸锰铁锂材料的方法 | |
CN101989653B (zh) | 超微球颗粒连接的锂离子电池用球形正极材料及其制备方法 | |
CN103050698A (zh) | 一种磷酸钒铁锂正极材料及其制备方法 | |
CN104752697B (zh) | 一种混合离子磷酸盐正极材料及其制备方法 | |
CN100371239C (zh) | 微波加热制备高密度磷酸铁锂的方法 | |
CN101593831A (zh) | 基于磷酸铁的磷酸亚铁锂正极材料的溶胶-凝胶制备方法 | |
CN103022487A (zh) | 一种锂电池纳米磷酸锰锂正极材料的制备方法 | |
CN108682853B (zh) | 磷酸铁锂的制备方法及由其制得的磷酸铁锂正极材料 | |
CN102376956B (zh) | 一种磷酸锰锂材料的制备方法 | |
CN102267692B (zh) | 一种自牺牲模板法制备纳米级磷酸亚铁锂的方法 | |
CN103413945A (zh) | 一种锂离子电池正极材料的制造方法 | |
CN101582496A (zh) | 一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂/碳的制法 | |
CN101593832A (zh) | 锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的溶胶-凝胶制备方法 | |
CN101920953B (zh) | 一种球形LiVPO4F正极材料的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101006 |