一種磷酸錳鋰材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型化學(xué)儲能領(lǐng)域，特別涉及一種磷酸錳鋰材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷酸錳鋰材料是鋰離子電池的一種正極材料，具有價格低廉、原材料豐富、無毒、熱穩(wěn)定性好、比能量高、循環(huán)壽命長、使用時間久、安全性能突出及對環(huán)境無污染的特點(diǎn)，其理論比容量為170mAh/g，理論工作電壓約為4.1V，是一種最具有潛力的新型鋰離子電池正極材料。但是磷酸錳鋰正極材料仍存在一些不足之處，如電導(dǎo)率低、離子擴(kuò)散系數(shù)低、堆積密度小、壓實(shí)密度低等，導(dǎo)致其體積比容量低，導(dǎo)致目前還無法穩(wěn)定的制備。目前磷酸錳鋰的制備方法主要是固相法，通過摻雜高導(dǎo)電性能物質(zhì)和優(yōu)化材料顆粒大小可以克服導(dǎo)電性能差而導(dǎo)致材料容量低的不足，近年來的研究工作主要集中在改善磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性能方面，已經(jīng)取得顯著的進(jìn)步，通過適當(dāng)進(jìn)行碳包覆，可以顯著的提高磷酸錳鋰材料的導(dǎo)電能力。但是碳包覆處理的磷酸錳鋰材料振實(shí)密度和壓實(shí)密度進(jìn)一步變低，導(dǎo)致其體積比容量低，一方面增加了電池的成本，另一方面限制了該材料的應(yīng)用范圍。本發(fā)明提供了一種磷酸錳鋰的制備方法，具有過程簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種磷酸錳鋰的制備方法，該方法所制備的磷酸錳鋰材料具有比容量高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是:
一種磷酸錳鋰的制備方法，制備方法的步驟是:
⑴將硫酸亞錳晶體溶于去離子水中，再滴加含有可溶性磷酸鹽和氨水、表面活性劑的混合溶液，以500?1200轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌，監(jiān)測反應(yīng)溶液的pH值為5.5?8.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌5?10次，取出過濾的固體，即得到磷酸亞錳；
⑵向磷酸亞錳中加入磷酸溶液，再加入碳酸鋰，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，然后將溶液進(jìn)行真空干燥，抽真空至-0.1MPa，溫度85?125°C，時間20?48小時，不斷抽真空除去產(chǎn)生的水汽，自然冷卻到室溫；
⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入碳酸鋰及葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以5?10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
[0005]而且，所述可溶性磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鈉、磷酸鉀中的一種。
[0006]而且，所述表面活性劑為乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、檸檬酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種混合物，用量為可溶性磷酸鹽質(zhì)量的0.1%?10%。
[0007]而且，所述可溶性磷酸鹽與硫酸錳晶體比例為摩爾比2:3。
[0008]而且，所述磷酸和磷酸亞錳的摩爾比為0.06，碳酸鋰和磷酸的摩爾比為1.5:1。
[0009]而且，所述葡萄糖加入量為干燥物總質(zhì)量的15%。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
本發(fā)明涉及的磷酸錳鋰材料制備方法過程屬于液相法制備技術(shù)，具有過程簡單，原材料豐富、價廉，制備出來的材料具有比容量高、循環(huán)壽命長、是鈷酸鋰、錳酸鋰最有潛力的替代品之一。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0012]實(shí)施例1:
一種磷酸錳鋰的制備方法，步驟是:
⑴取0.15mol硫酸亞錳晶體溶于10g去離子水中，滴加含有0.1mol磷酸二氫銨和氨水及1.1g乙二醇的混合溶液，以500轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌，再用氨水調(diào)節(jié)pH到8.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌5次，然后取出過濾的固體；
⑵向過濾的固體內(nèi)加入0.06mol磷酸溶液,再加入0.03mol碳酸鋰,充分?jǐn)嚢?然后抽真空至-0.1MPa，在95°C干燥36小時，不斷抽真空除去產(chǎn)生的水汽，靜置降溫到常溫25度；⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入0.0lmol碳酸鋰和4g葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
[0013]測量該材料的首次放電容量為151mAh/g，振實(shí)密度為0.7g/cm3。
[0014]實(shí)施例2:
一種磷酸錳鋰的制備方法，步驟是:
⑴取0.15mol硫酸亞錳晶體溶于10g去離子水中，滴加含有0.1mol磷酸二氫銨和氨水及1.5g聚乙烯醇的混合溶液，以1200轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌，再用氨水調(diào)節(jié)pH到6.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌10次，然后取出過濾的固體；
⑵向過濾的固體內(nèi)加入0.06mol磷酸溶液,再加入0.03mol碳酸鋰,充分?jǐn)嚢?然后抽真空至-0.1MPa，在120°C干燥23小時，不斷抽真空除去產(chǎn)生的水汽，靜置降溫到常溫25°C;
⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入0.0lmol碳酸鋰和4g葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
[0015]測量該材料的首次放電容量為155mAh/g，振實(shí)密度為0.8g/cm3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磷酸錳鋰材料的制備方法，其特征在于:制備方法的步驟是: ⑴將硫酸亞錳晶體溶于去離子水中，再滴加含有可溶性磷酸鹽和氨水、表面活性劑的混合溶液，以500?1200轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌，監(jiān)測反應(yīng)溶液的pH值為5.5?8.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌5?10次，取出過濾的固體，即得到磷酸亞錳； ⑵向磷酸亞錳中加入磷酸溶液，再加入碳酸鋰，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，然后將溶液進(jìn)行真空干燥，抽真空至-0.1MPa，溫度85?125°C，時間20?48小時，不斷抽真空除去產(chǎn)生的水汽，自然冷卻到室溫； ⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入碳酸鋰及葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以5?10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸錳鋰的制備方法，其特征在于:所述可溶性磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鈉、磷酸鉀中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸錳鋰材料的制備方法，其特征在于:所述表面活性劑為乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、檸檬酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種混合物，用量為可溶性磷酸鹽質(zhì)量的0.1%-10%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磷酸錳鋰材料的制備方法，步驟是：⑴將硫酸亞錳晶體溶于去離子水中，再滴加含有可溶性磷酸鹽和氨水、表面活性劑的混合溶液，即得到磷酸亞錳；⑵向磷酸亞錳中加入一定比例的磷酸溶液，再加入碳酸鋰，然后將溶液進(jìn)行真空干燥，自然冷卻到室溫；⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入碳酸鋰及葡萄糖充分研磨，以5～10℃/分鐘速度升溫到700℃保持3小時，再以5℃/分鐘速度升溫到750℃保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。本發(fā)明具有過程簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01M4-58, C01B25-45
【公開號】CN104701535
【申請?zhí)枴緾N201310644742
【發(fā)明人】葉麗光, 郝德利
【申請人】天津赫維科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月5日