一种改性磷酸锰铁锂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CN115939363A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202310158249.4H01M4/136(2010.01)(22)申请日2023.02.23H01M10/0525(2010.01)C01B25/45(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人黄兴万宁李明露刘静杨红新(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师牛海燕(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种改性磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种改性磷酸锰铁锂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)将碳氮源、碳酸钠、氯化钠和溶剂混合后冷冻，冷冻干燥后研磨处理，经加热处理得到3DNC材料；(2)将3DNC材料、分散剂和母液混合得到底液，将铁源、锰源和磷源与溶剂混合得到混合溶液，将混合溶液和锂源溶液并流加入底液进行共沉淀反应，得到LMFP/3DNC前驱体；(3)对LMFP/3DNC前驱体进行烧结处理，得到所述改性磷酸锰铁锂正极材料，本发明所述改性磷酸锰铁锂正极材料具有独特的三维超薄碳网络，能够均匀地锚定前驱体颗粒，形成三维导电骨架。本发明所制备的材料具有电导率高、比容量大并且循环寿命长的优点。CN115939363ACN115939363A权利要求书1/2页1.一种改性磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将碳氮源、碳酸钠、氯化钠和溶剂混合后冷冻，冷冻干燥后研磨处理，经加热处理得到3DNC材料；(2)将3DNC材料、分散剂和母液混合得到底液，将铁源、锰源和磷源与溶剂混合得到混合溶液，将混合溶液和锂源溶液并流加入底液进行共沉淀反应，得到LMFP/3DNC前驱体；(3)对步骤(2)得到的LMFP/3DNC前驱体进行烧结处理，得到所述改性磷酸锰铁锂正极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳氮源包括柠檬酸铵；优选地，所述碳氮源、碳酸钠和氯化钠的质量比为(2～4):1:(30～50)；优选地，所述溶剂包括去离子水；优选地，所述冷冻的温度为‑10～‑30℃；优选地，所述冷冻干燥的温度为‑40～‑60℃；优选地，所述冷冻干燥在真空环境下进行；优选地，所述研磨处理的时间为4～12h。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热处理的温度为400～900℃；优选地，所述加热处理的时间为4～24h；优选地，所述加热处理的气氛包括氮气、氦气、氩气、氖气或氪气中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述加热处理后进行洗涤、过滤和烘干处理；优选地，所述烘干处理的温度为80～120℃；优选地，所述烘干处理的时间为6～24h。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(2)所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮；优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮和3DNC材料的质量比为0.5～2:1；优选地，所述母液的温度为20～60℃；优选地，所述母液的pH为9～13。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(2)所述铁源包括氢氧化铁、氢氧化亚铁、磷酸铁、磷酸亚铁、醋酸铁、醋酸亚铁、碳酸铁、碳酸亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、草酸铁或草酸亚铁中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锰源包括碳酸锰、草酸锰、醋酸锰、二氧化锰、三氧化二锰或四氧化三锰中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述磷源包括磷酸二氢锂、磷酸铵、磷酸二氢铵或磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锂源、铁源、锰源、磷源的摩尔比为(1～2.5):(0.1～0.6):(0.6～0.9):(1～1.2)。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)所述共沉淀反应的pH为8～12.5；2CN115939363A权利要求书2/2页优选地，所述共沉淀反应的温度为20～60℃；优选地，所述共沉淀反应的时间为4～24h。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300～900℃；优选地，所述烧结处理的时间为4～24h。8.一种改性磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述改性磷酸锰铁锂正极材料通过如权利要求1‑7任一项所述方法制得；以所述改性磷酸锰铁锂正极材料的质量为100％计，所述3DNC的质量分数为1‑5％。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所述的正极极片。10.一种锂离子电池