一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法与用途.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115775878A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202211713044.XH01M4/136(2010.01)(22)申请日2022.12.29C01B25/45(2011.01)B82Y30/00(2011.01)(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司B82Y40/00(2006.01)地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人王亚州张树涛李子郯王壮白艳杨红新(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周雷(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书8页(54)发明名称一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法与用途(57)摘要本发明涉及电极材料技术领域，具体涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法与用途。该磷酸锰铁锂正极材料，包括磷酸铁锂内核，以及包覆在磷酸铁锂内核表面的磷酸锰锂层，磷酸铁锂内核的粒径为400～600nm，磷酸锰锂层的厚度为50～200nm。通过利用磷酸锰锂层包覆磷酸铁锂内核，能够显著缩短锂离子在正极材料内的传输路径，保证磷酸锰锂相的容量发挥，进而确保正极材料具有较高的容量；通过对磷酸铁锂内核的粒径以及磷酸锰锂层的厚度进行限定，使得该磷酸锰铁锂正极材料颗粒的较大，比表面积较小，粉末压实密度较高，显著提升磷酸锰铁锂正极材料的可加工性。CN115775878ACN115775878A权利要求书1/2页1.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂正极材料包括磷酸铁锂内核，以及包覆在所述磷酸铁锂内核表面的磷酸锰锂层；其中，所述磷酸铁锂内核的粒径为400～600nm，所述磷酸锰锂层的厚度为50～200nm。2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂正极材料还包括碳层，所述碳层包覆在所述磷酸锰锂层的表面；可选地，所述碳层的厚度为3～5nm。3.一种制备权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：使磷酸铁锂颗粒与磷酸锰锂前驱体浆料混合均匀，得混合浆料；其中，所述磷酸铁锂颗粒的粒径为400～600nm，所述磷酸铁锂颗粒中的铁元素与所述磷酸锰锂前驱体浆料中的锰元素的摩尔比为(2～5):(5～8)；将所述混合浆料进行干燥，得混合粉体；将所述混合粉体进行烧结。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在使所述磷酸铁锂颗粒与所述磷酸锰锂前驱体浆料混合均匀时，所述方法还包括加入第一碳源的操作；可选地，以摩尔量计，所述第一碳源的加入量为所述磷酸铁锂颗粒中的铁元素与所述磷酸锰锂前驱体浆料中的锰元素的总摩尔量的3～4％；可选地，所述第一碳源包括葡萄糖、蔗糖、抗坏血酸、淀粉和柠檬酸中的至少一种。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述使磷酸铁锂颗粒与磷酸锰锂前驱体浆料混合均匀，得混合浆料，包括：将所述磷酸铁锂颗粒与所述磷酸锰锂前驱体浆料混合，于1000～1500rpm转速下搅拌1～2h。6.根据权利要求3～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述混合粉体进行烧结，包括：于保护气体气氛中，将所述混合粉体以1.5～2℃/min的升温速率升温至400～450℃并保温4～8h，然后以1.5～2℃/min的升温速率升温至630～650℃并保温5～10h。7.根据权利要求3～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述磷酸铁锂颗粒的制备过程包括：将用于形成磷酸铁锂的原料分散于溶剂中，并进行砂磨至固体颗粒的粒径D50为100～200nm，得到固含量为30～40％的磷酸铁锂前驱体浆料；将所述磷酸铁锂前驱体浆料进行干燥，得到磷酸铁锂前驱体粉体；于保护气体气氛中，将所述磷酸铁锂前驱体粉体以1.5～2℃/min的升温速率升温至400～450℃并保温4～8h，然后以1.5～2℃/min的升温速率升温至700～720℃并保温5～10h，得烧结料；将所述烧结料进行气流磨粉碎；可选地，所述用于形成磷酸铁锂的原料包括铁源、磷酸源和锂源；可选地，所述铁源包括磷酸铁、三氧化二铁、氧化亚铁和铁粉中的至少一种；可选地，所述磷酸源包括磷酸铁、磷酸二氢锂和磷酸中的至少一种；可选地，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂和氧化锂中的至少一种。2CN115775878A权利要求书2/2页8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在将所述用于形成磷酸铁锂的原料分散于所述溶剂中时，所述方法还包括加入第二碳源的操作；可选地，以摩尔量计，所述第二碳源的加入量与所述用于形成磷酸铁锂的原料中的铁元素的摩尔量之比为(4～5):100；可选地，所述第二碳源包括葡