一种磷酸锰铁钛正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115947329A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310116269.5(22)申请日2023.02.15(71)申请人锂白新材料科技（江苏）有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人张勇杰李子郯杨红新张宁王涛(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师徐浩(51)Int.Cl.C01B25/45(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种磷酸锰铁钛正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种磷酸锰铁钛正极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锰盐与溶剂混合得到锰盐溶液，将铁源、钛源、磷源、氧化剂和溶剂混合得到添加剂溶液，将锰盐溶液和添加剂溶液混合，控制pH进行反应，固液分离得到物料；(2)使用碳源溶液对所述物料浸泡后，进行喷雾干燥处理得到碳掺杂磷酸锰铁钛前驱体；(3)将磷酸锰铁钛前驱体与锂源混合，经烧结处理得到所述磷酸锰铁钛锂正极材料，本发明通过改善磷酸锰铁制备工艺，制备出疏松多孔的磷酸锰铁钛前驱体，有利于材料提高材料的导电性能和结构稳定性，从而提高材料的容量和循环性能。CN115947329ACN115947329A权利要求书1/2页1.一种磷酸锰铁钛正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锰盐与溶剂混合得到锰盐溶液，将铁源、钛源、磷源、氧化剂和溶剂混合得到添加剂溶液，将锰盐溶液和添加剂溶液混合，控制pH进行反应，固液分离得到物料；(2)使用碳源溶液对所述物料浸泡后，进行喷雾干燥处理得到碳掺杂磷酸锰铁钛前驱体；(3)将磷酸锰铁钛前驱体与锂源混合，经烧结处理得到所述磷酸锰铁钛锂正极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锰盐溶液的体积为A，所述锰盐溶液的浓度为a，所述添加剂溶液的体积为B，所述添加剂溶液中铁离子浓度为b、磷酸根浓度c、钛离子浓度为d，其中，所述A、a、b、c和d满足关系式B×c≤(A×a+B×b+B×d)≤3×B×c，其中，0<a≤1.5mol/L，0<b≤1.5mol/L，0<c≤5mol/L，0<d≤0.2mol/L；优选地，所述锰盐包括硫酸锰、硝酸锰、氯化锰或碳酸锰中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述铁源包括硫酸铁、氧化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁或硝酸亚铁中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述钛源包括硫酸钛；优选地，所述磷源包括磷酸、磷酸二氢铵或磷酸一氢铵中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧化剂包括高锰酸钾、过硫酸铵、次氯酸钠、高氯酸、过硫酸氨、双氧水或臭氧中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锰盐溶液的pH为1.5～3；优选地，所述添加剂溶液的pH≤1.5。4.如权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的方式包括将添加剂溶液缓慢加入锰盐溶液中，同时进行搅拌；优选地，所述添加剂溶液的进料速度为2～10L/h；优选地，所述加入的时间为1～5h；优选地，所述控制pH为1.5～3；优选地，所述控制pH的方式包括加入碱液；优选地，所述反应的时间为0.5～1h。5.如权利要求1‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述固液分离后用去离子水进行洗涤处理；优选地，所述洗涤处理的温度为45～95℃；优选地，所述洗涤处理的洗水体积为T，物料的产率为s，T≥10×s。6.如权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碳源溶液的溶质包括葡萄糖和/或蔗糖；优选地，所述碳源溶液的浓度为0.5～1.5mol/L。7.如权利要求1‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述烧结处理的温度为600～800℃；优选地，所述烧结处理的时间为4～5h。2CN115947329A权利要求书2/2页8.一种磷酸锰铁钛正极材料，其特征在于，所述磷酸锰铁钛正极材料通过如权利要求1‑7任一项所述方法制得。9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包含如权利要求8所述的磷酸锰铁钛正极材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求9所述的正极极片。3CN115947329A说明书1/7页一种磷酸锰铁钛正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电池材料技术领域，涉及一种磷酸锰铁钛正极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]目前最常用的动力电池正极材料为磷酸铁锂与三元材料，而磷酸铁锂以其优秀的循环性能和安全性使其市场占有率逐年提升。磷酸铁锂是橄榄石结构正极材料的典型代