一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115947328A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310099212.9(22)申请日2023.01.28(71)申请人浙江南都电源动力股份有限公司地址310000浙江省杭州市临安区青山湖街道景观大道72号申请人杭州南都动力科技有限公司(72)发明人王盈来曹华燕相佳媛张欣瑞李艳红黄文方玲温舒婷陈相档徐留扣蒋勤虚(74)专利代理机构杭州裕阳联合专利代理有限公司33289专利代理师金方玮(51)Int.Cl.C01B25/45(2006.01)C01B32/05(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括将废旧磷酸铁锂电池放电，拆解，得到正极粉料，加入锰源与高价金属原子，锂盐以及有机碳源，球磨，烘干，在氮气条件下烧结得到多元复合碳包覆磷酸锰铁锂；所述高价金属原子的价态≥3，所述高价金属原子以高价金属氧化物形式加入。本发明采用低成本同时兼顾长循环磷酸锰铁锂材料正极制备技术，制备出的磷酸锰铁锂电芯性能测试表现出较高的容量和循环特性，在合成磷酸锰铁前驱体中掺杂更高价态(价态≥3)的原子，采用多种金属元素协同掺杂抑制锰的溶出来提升其结构稳定性和循环稳定性。CN115947328ACN115947328A权利要求书1/1页1.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将废旧磷酸铁锂电池放电，拆解，得到正极粉料，加入锰源与高价金属原子，锂盐以及有机碳源，球磨，烘干，在氮气条件下烧结得到多元复合碳包覆磷酸锰铁锂；所述高价金属原子的价态≥3，所述高价金属原子以高价金属氧化物形式加入。2.根据权利要求1所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述高价金属原子包括Al，Zr，Ti，Y，Sc，V，Ni，Ta，Cr，Mo，W，Sn，Te，Bi中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤为：1)将废旧磷酸铁锂电池放电至1.5V，拆解，取出正极片，将正极片置于第一酸性溶液中浸泡，搅拌以使得正极粉料从集流体剥离，同时添加第二酸性溶液并加热，以使得正极粉料溶解，过滤，得到含有正极粉料的溶液；2)向步骤1)得到的含有正极粉料的溶液中加入锰源，滴加过氧化氢，二次抽滤烘干后，加入金属氧化物，锂盐以及有机碳源，球磨，烘干，得到中间体；3)将步骤2)得到的中间体在氮气条件下烧结，得到多元复合碳包覆磷酸锰铁锂。4.根据权利要求3所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，第一酸性溶液为醋酸与柠檬酸的混合溶液，浓度为0.2mol/L‑1.5mol/L。5.根据权利要求3所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，第二酸性溶液为磷酸与草酸的混合溶液，浓度为0.3mol/L‑3mol/L，调节pH至2‑6。6.根据权利要求3所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，过氧化氢的添加量为溶液铁离子的摩尔比范围为2.05～3.5。7.根据权利要求3所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，金属氧化物的添加量占锰铁总摩尔含量的0.5‑5％。8.根据权利要求3所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，有机碳源包括葡萄糖、蔗糖、树脂、壳聚糖、PEG中的至少一种。9.根据权利要求3所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，有机碳源的添加量为磷酸锰铁粉体添加量的4‑10％。10.根据权利要求3所述的一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，烧结的温度为650‑800℃，烧结的时间为5‑12h。2CN115947328A说明书1/5页一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池领域，涉及磷酸锰铁锂正极材料，尤其涉及一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法。背景技术[0002]磷酸铁锂做为高安全结构、长循环寿命、原材料来源广泛、无毒等被认为目前动力及储能领域应用广泛的正极材料。但其能量密度已经接近极限，目前商业化量产水平磷酸铁锂石墨体系达到185Wh/kg。磷酸锰铁锂在结构稳定性、理论容量发挥等方面继承磷酸铁锂的特点，尤其在放电平台较磷酸铁锂理论可提升20％，因此在能量密度方面更具优势。但因磷酸锰铁锂存在较低的电子电导率和离子电导率，同时充电阶段因Mn2+在高电位下生成Mn3+存在姜‑泰勒效应晶格畸变导致结构崩塌锰的溶解，溶解后的锰在负极沉积导致循环衰减过快。磷酸锰铁锂存在问题无法解决影响了产品的应用推广。[0003]行业里面针对此问题的