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 PDF

Info

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
Application number
CN201010161501A
Other languages
English (en)
Inventor
吴军
鞠华
徐艳辉
李德成
郑军伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN201010161501A priority Critical patent/CN101853936A/zh
Publication of CN101853936A publication Critical patent/CN101853936A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy 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

锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法
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。
CN201010161501A 2010-05-04 2010-05-04 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 Pending CN101853936A (zh)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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