CN104701535A - 一种磷酸锰锂材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磷酸锰锂材料的制备方法，步骤是：⑴将硫酸亚锰晶体溶于去离子水中，再滴加含有可溶性磷酸盐和氨水、表面活性剂的混合溶液，即得到磷酸亚锰；⑵向磷酸亚锰中加入一定比例的磷酸溶液，再加入碳酸锂，然后将溶液进行真空干燥，自然冷却到室温；⑶将干燥后的物料取出并放置在研钵中，加入碳酸锂及葡萄糖充分研磨，以5～10℃/分钟速度升温到700℃保持3小时，再以5℃/分钟速度升温到750℃保持3小时，然后停止加热，自然冷却到室温。本发明具有过程简单，成本低的优点。

Description

一种磷酸锰锂材料的制备方法
技术领域
本发明属于新型化学储能领域，特别涉及一种磷酸锰锂材料的制备方法。 
背景技术
磷酸锰锂材料是锂离子电池的一种正极材料，具有价格低廉、原材料丰富、无毒、热稳定性好、比能量高、循环寿命长、使用时间久、安全性能突出及对环境无污染的特点，其理论比容量为170mAh/g，理论工作电压约为4.1V，是一种最具有潜力的新型锂离子电池正极材料。但是磷酸锰锂正极材料仍存在一些不足之处，如电导率低、离子扩散系数低、堆积密度小、压实密度低等，导致其体积比容量低，导致目前还无法稳定的制备。目前磷酸锰锂的制备方法主要是固相法，通过掺杂高导电性能物质和优化材料颗粒大小可以克服导电性能差而导致材料容量低的不足，近年来的研究工作主要集中在改善磷酸铁锂材料的导电性能方面，已经取得显著的进步，通过适当进行碳包覆，可以显著的提高磷酸锰锂材料的导电能力。但是碳包覆处理的磷酸锰锂材料振实密度和压实密度进一步变低，导致其体积比容量低，一方面增加了电池的成本，另一方面限制了该材料的应用范围。本发明提供了一种磷酸锰锂的制备方法，具有过程简单，成本低的优点。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种磷酸锰锂的制备方法，该方法所制备的磷酸锰锂材料具有比容量高、循环寿命长等优点。 
本发明实现目的的技术方案是： 
一种磷酸锰锂的制备方法，制备方法的步骤是：
⑴将硫酸亚锰晶体溶于去离子水中，再滴加含有可溶性磷酸盐和氨水、表面活性剂的混合溶液，以500～1200转/分钟快速搅拌，监测反应溶液的pH值为5.5～8.0，静置，过滤，用去离子水洗涤5～10次，取出过滤的固体，即得到磷酸亚锰；
⑵向磷酸亚锰中加入磷酸溶液，再加入碳酸锂，充分搅拌混合均匀，然后将溶液进行真空干燥，抽真空至-0.1MPa，温度85～125℃，时间20～48小时，不断抽真空除去产生的水汽，自然冷却到室温；
⑶将干燥后的物料取出并放置在研钵中，加入碳酸锂及葡萄糖充分研磨，然后将上述粉末放入真空石英炉中，通入高纯氩气，以5～10℃/分钟速度升温到700℃保持3小时，再以5℃/分钟速度升温到750℃保持3小时，然后停止加热，自然冷却到室温。
而且，所述可溶性磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸钠、磷酸钾中的一种。
而且，所述表面活性剂为乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、柠檬酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种混合物，用量为可溶性磷酸盐质量的0.1%～10%。 
而且，所述可溶性磷酸盐与硫酸锰晶体比例为摩尔比2:3。 
而且，所述磷酸和磷酸亚锰的摩尔比为0.06，碳酸锂和磷酸的摩尔比为1.5：1。 
而且，所述葡萄糖加入量为干燥物总质量的15%。 
本发明的优点和积极效果是： 
    本发明涉及的磷酸锰锂材料制备方法过程属于液相法制备技术，具有过程简单，原材料丰富、价廉，制备出来的材料具有比容量高、循环寿命长、是钴酸锂、锰酸锂最有潜力的替代品之一。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。 
实施例1： 
一种磷酸锰锂的制备方法，步骤是：
⑴取0.15mol硫酸亚锰晶体溶于100g去离子水中，滴加含有0.1mol磷酸二氢铵和氨水及1.1g乙二醇的混合溶液，以500转/分钟快速搅拌，再用氨水调节pH到8.0，静置，过滤，用去离子水洗涤5次，然后取出过滤的固体；
⑵向过滤的固体内加入0.06mol磷酸溶液，再加入0.03mol碳酸锂，充分搅拌，然后抽真空至-0.1MPa，在95℃干燥36小时，不断抽真空除去产生的水汽，静置降温到常温25度；
⑶将干燥后的物料取出并放置在研钵中，加入0.01mol碳酸锂和4g葡萄糖充分研磨，然后将上述粉末放入真空石英炉中，通入高纯氩气，以10℃/分钟速度升温到700℃保持3小时，再以5℃/分钟速度升温到750℃保持3小时，然后停止加热，自然冷却到室温。
测量该材料的首次放电容量为151mAh/g，振实密度为0.7g/cm3。 
实施例2： 
一种磷酸锰锂的制备方法，步骤是：
⑴取0.15mol硫酸亚锰晶体溶于100g去离子水中，滴加含有0.1mol磷酸二氢铵和氨水及1.5g聚乙烯醇的混合溶液，以1200转/分钟快速搅拌，再用氨水调节pH到6.0，静置，过滤，用去离子水洗涤10次，然后取出过滤的固体；
⑵向过滤的固体内加入0.06mol磷酸溶液，再加入0.03mol碳酸锂，充分搅拌，然后抽真空至-0.1MPa，在120℃干燥23小时，不断抽真空除去产生的水汽，静置降温到常温25℃；
⑶将干燥后的物料取出并放置在研钵中，加入0.01mol碳酸锂和4g葡萄糖充分研磨，然后将上述粉末放入真空石英炉中，通入高纯氩气，以10℃/分钟速度升温到700℃保持3小时，再以5℃/分钟速度升温到750℃保持3小时，然后停止加热，自然冷却到室温。
测量该材料的首次放电容量为155mAh/g，振实密度为0.8g/cm3 。

Claims (3)

1.一种磷酸锰锂材料的制备方法，其特征在于：制备方法的步骤是：
⑴将硫酸亚锰晶体溶于去离子水中，再滴加含有可溶性磷酸盐和氨水、表面活性剂的混合溶液，以500～1200转/分钟快速搅拌，监测反应溶液的pH值为5.5～8.0，静置，过滤，用去离子水洗涤5～10次，取出过滤的固体，即得到磷酸亚锰；
⑵向磷酸亚锰中加入磷酸溶液，再加入碳酸锂，充分搅拌混合均匀，然后将溶液进行真空干燥，抽真空至-0.1MPa，温度85～125℃，时间20～48小时，不断抽真空除去产生的水汽，自然冷却到室温；
⑶将干燥后的物料取出并放置在研钵中，加入碳酸锂及葡萄糖充分研磨，然后将上述粉末放入真空石英炉中，通入高纯氩气，以5～10℃/分钟速度升温到700℃保持3小时，再以5℃/分钟速度升温到750℃保持3小时，然后停止加热，自然冷却到室温。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸锰锂的制备方法，其特征在于：所述可溶性磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸钠、磷酸钾中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸锰锂材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、柠檬酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种混合物，用量为可溶性磷酸盐质量的0.1%-10%。
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