CN106517131A - 一种高倍率磷酸锰锂的制备方法 - Google Patents

一种高倍率磷酸锰锂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高倍率磷酸锰锂的制备方法，制备方法的步骤是：(1)把硫酸锰、添加离子的可溶性盐按照摩尔比1∶(0～0.05)溶解于水，加入相应摩尔数的磷酸，调节PH值为中性，过滤沉淀；(2)将沉淀与锂盐按照摩尔比1∶(1～1.02)混合，并加入混合物质量的1％～2％的含碳材料；(3)把粉末在氮气中以5℃/min的速度升温到420～580℃，保持2～6h，自然降温；(4)将产物加入无水乙醇砂磨成200nm以下的颗粒，按质量比为100∶(1～2)的比例，与碳纳米管混合、喷雾干燥成2～4μm颗粒；(5)把颗粒在氮气中以5℃/min的速度升温到420～580℃，保持2～6h，继续升温到730～750℃，保持4h，自然降温，得到磷酸锰锂。

Description

一种高倍率磷酸锰锂的制备方法
技术领域
本发明属于新型化学储能领域，特别涉及一种高倍率磷酸锰锂的制备方法。
背景技术
磷酸铁锂是一种广泛使用的动力电池正极材料，因为其安全性好和循环寿命长而得到电动汽车市场的青睐，但是其工作电压低，导致比能量低，影响了电动车的行驶里程。磷酸锰锂具有磷酸铁锂材料类似的结构和性能，但是其工作电压为4.1V，远远高于磷酸铁锂3.4V的放电平台电压，所以是一种具有发展潜力的材料。但是，磷酸锰锂材料的倍率放电性能比较差，影响其发展。本发明公开了一种高倍率磷酸锰锂的制备方法，能够制备出倍率放电性能好的磷酸锰锂材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高倍率磷酸锰锂的制备方法，以锰盐为主要原料、加入铁盐、钛盐或镍盐等，采用共沉淀法，生成掺杂Fe、Ti、Ni等元素的磷酸锰，然后与锂盐、含碳材料混合烧结，经研磨后与碳纳米管混合，喷雾干燥后再次烧结，得到磷酸锰锂材料。
本发明实现目的的技术方案是：
一种高倍率磷酸锰锂的制备方法，其制备步骤是：
(1)把分析纯的硫酸锰、添加离子的可溶性盐按照摩尔比1∶(0～0.05)溶解于水；把相应摩尔数的磷酸溶液加入到盐溶液中，调节PH值为中性，得到的沉淀过滤；
(2)将(1)中的沉淀与磷酸锂(或者磷酸二氢铵+碳酸锂)按照摩尔比1∶(1～1.02)混合，并加入混合物质量的1％～2％的含碳材料；
(3)把粉末在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到420～580℃，保持2～6h，自然降温至室温；
(4)将烧结后的产物加入适量无水乙醇混合砂磨成200nm以下的颗粒，按质量比为100∶(1～2)的比例，与碳纳米管混合均匀，然后喷雾干燥成为2～4μm球状颗粒；
(5)把颗粒在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到420～580℃，保持2～6h，继续以5℃/min的速度升温到730～750℃，保持4h，自然降温至室温，得到成品磷酸锰锂。
所述的添加离子的可溶性盐，是硫酸镍、硫酸亚铁、三氯化钛中的一种或者几种的混合物，三者的摩尔比是(0～1)∶(0～1)∶(1～0)。
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
(1)把34.14g硫酸锰(天津福晨化学试剂厂，纯度99％)、1.68g硫酸亚铁(天津盛奥化学试剂厂，纯度99％)、0.48g三氯化钛(天津盛奥化学试剂厂，纯度99％)溶解于400ml去离子水中，把16.14g磷酸(天津盛奥化学试剂厂，纯度85％)加入到盐溶液中，用1％氨水调节PH为7，得到的沉淀过滤；
(2)将(1)中的沉淀与8.35g磷酸锂(上海中锂实业有限公司，纯度99％)混合，并加入0.67g无水葡萄糖(河北圣雪公司)，加入90g无水乙醇(天津福晨化学试剂厂，纯度99％)混合研磨至干燥成为粉末；
(3)把粉末在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到480℃，保持3h，自然降温至室温；
(4)将烧结后的产物加入90g无水乙醇混合砂磨成200nm以下的颗粒，与2g碳纳米管混合均匀，然后喷雾干燥成为2～4μm球状颗粒；
(5)把颗粒在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到480℃，保持3h，继续以5℃/min的速度升温到730℃，保持4h，自然降温至室温，得到成品磷酸锰锂。
测试制备的磷酸锰锂材料，以金属锂为负极，该材料在0.2C放电倍率下，克容量为150mAh/g，在2C放电倍率下，克容量为130mAh/g，在5C放电倍率下，克容量为110mAh/g。
实施例2
(1)把34.14g硫酸锰(天津福晨化学试剂厂，纯度99％)、2.12g硫酸镍(天津盛奥化学试剂厂，纯度99％)、溶解于400ml去离子水中，把16.14g磷酸(天津盛奥化学试剂厂，纯度85％)加入到盐溶液中，用3％氨水调节PH为7，得到的沉淀过滤；
(2)将(1)中的沉淀与7.94g碳酸锂(上海中锂实业有限公司，纯度99％)、8.25g磷酸二氢铵(天津盛奥化学试剂厂，纯度99％)混合，并加入0.62g无水葡萄糖(河北圣雪公司)，加入90g无水乙醇(天津福晨化学试剂厂，纯度99％)混合研磨至干燥成为粉末；
(3)把粉末在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到420℃，保持6h，自然降温至室温；
(4)将烧结后的产物加入90g无水乙醇混合砂磨成200nm以下的颗粒，与2g碳纳米管混合均匀，然后喷雾干燥成为2～4μm球状颗粒；
(5)把颗粒在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到420℃，保持6h，继续以5℃/min的速度升温到750℃，保持4h，自然降温至室温，得到成品磷酸锰锂。
测试制备的磷酸锰锂材料，以金属锂为负极，该材料在0.2C放电倍率下，克容量为150mAh/g，在2C放电倍率下，克容量为130mAh/g，在5C放电倍率下，克容量为110mAh/g。
实施例3
(1)把34.14g硫酸锰(天津福晨化学试剂厂，纯度99％)、1.12g硫酸亚铁(天津盛奥化学试剂厂，纯度99％)、0.80g硫酸镍(天津盛奥化学试剂厂，纯度99％)、0.40g三氯化钛(天津盛奥化学试剂厂，纯度99％)溶解于400ml去离子水中，把16.14g磷酸(天津盛奥化学试剂厂，纯度85％)加入到盐溶液中，用2％氨水调节PH为7，得到的沉淀过滤；
(2)将(1)中的沉淀与8.35g磷酸锂(上海中锂实业有限公司，纯度99％)混合，并加入0.64g无水葡萄糖(河北圣雪公司)，加入90g无水乙醇(天津福晨化学试剂厂，纯度99％)混合研磨至干燥成为粉末；
(3)把粉末在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到500℃，保持2h，自然降温至室温；
(4)将烧结后的产物加入90g无水乙醇混合砂磨成200nm以下的颗粒，与2g碳纳米管混合均匀，然后喷雾干燥成为2～4μm球状颗粒；
(5)把颗粒在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到440℃，保持4h，继续以5℃/min的速度升温到740℃，保持4h，自然降温至室温，得到成品磷酸锰锂。
测试制备的磷酸锰锂材料，以金属锂为负极，该材料在0.2C放电倍率下，克容量为150mAh/g，在2C放电倍率下，克容量为130mAh/g，在5C放电倍率下，克容量为110mAh/g。

Claims (2)

1.一种高倍率磷酸锰锂的制备方法，其特征是，制备方法的步骤是：
(1)把分析纯的硫酸锰、添加离子的可溶性盐按照摩尔比1∶(0～0.05)溶解于水；把相应摩尔数的磷酸溶液加入到盐溶液中，调节PH值为中性，将得到的沉淀过滤；
(2)将(1)中的沉淀与磷酸锂(或者磷酸二氢铵+碳酸锂)按照摩尔比1∶(1～1.02)混合，并加入混合物质量的1％～2％的含碳材料；
(3)把粉末在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到420～580℃，保持2～6h，自然降温至室温；
(4)将烧结后的产物加入适量无水乙醇混合砂磨成200nm以下的颗粒，按质量比为100∶(1～2)的比例，与碳纳米管混合均匀，然后喷雾干燥成为2～4μm球状颗粒；
(5)把颗粒在高纯氮气气氛中以5℃/min的速度升温到420～580℃，保持2～6h，继续以5℃/min的速度升温到730～750℃，保持4h，自然降温至室温，得到成品磷酸锰锂。
2.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸锰锂的制备方法，其特征在于，所述的添加离子的可溶性盐，是硫酸镍、硫酸亚铁、三氯化钛中的一种或者几种的混合物，三者的摩尔比是(0～1)∶(0～1)∶(1～0)。
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