一种高性能磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114975986A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210785768.9(22)申请日2022.06.30(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专利代理师王娜(51)Int.Cl.H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种高性能磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法(57)摘要本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种高性能磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法。本发明所述磷酸锰铁锂正极材料，为了能够使磷酸锰铁锂具有优异的电化学性能和循环性能，通过限定所述正极材料的一次颗粒粒度为D50值a、碳含量值b和元素掺杂量z之间的关系满足0.5≤100×bz/(a+b)≤1.3关系，在此配比下，能够使材料颗粒的粒度、碳含量和元素掺杂量有一个较优的匹配度，所述磷酸锰铁锂材料能够兼顾优异的电化学性能以及循环性能，有利于改善磷酸锰铁锂的电化学性能，具有操作简单易行的优势。CN114975986ACN114975986A权利要求书1/2页1.一种高性能磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述正极材料具有如LiMnxFeyMzPO4所示的化学结构；其中，M元素选自Cr，Ti，Mg，Ni，Co，Cu，Zn等元素中的至少一种；各参数满足如下关系：x+y+z＝1，且0.5≤x≤0.8，0.005≤z≤0.02，0.05≤a≤0.5，1≤b≤2.5；所述正极材料的一次颗粒粒度D50值a为0.05‑0.5μm，碳含量值b为1‑2.5wt％。2.根据权利要求1所述高性能磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，所述正极材料的元素掺杂量z、一次颗粒粒度D50值a和碳含量值b满足如下关系：0.5≤100×bz/(a+b)≤1.3。3.一种制备权利要求1或2所述高性能磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：2+2+(1)取可溶性草酸盐加水溶解，并加入可溶性Fe盐和可溶性Mn盐，反应形成FeMnC2O4沉淀，并收集沉淀物；(2)取磷酸二氢锂LiH2PO4与所述FeMnC2O4沉淀混合，并按照选定的掺杂元素加入掺杂化合物和碳源材料进行混合，得到混合物料；(3)将所得混合物料在保护气氛下进行煅烧处理，即得。4.根据权利要求3所述高性能磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述可溶性草酸盐、可溶性Fe2+盐和可溶性Mn2+盐的摩尔比为1：x：1‑x，其中，x＝0.2‑0.5；优选的，所述可溶性草酸盐包括草酸钠Na2C2O4、K2C2O4或(NH4)2C2O4；2+优选的，所述可溶性Fe盐包括FeCl2或FeSO4；2+优选的，所述可溶性Mn盐包括MnCl2或MnSO4。5.根据权利要求3或4所述高性能磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述磷酸二氢锂LiHPO4、FeMnC2O4沉淀、掺杂化合物中M、碳源材料的摩尔比为1：(1‑z)：z：0.021‑0.055，其中，z＝0.005‑0.02；优选的，所述掺杂化合物包括掺杂元素的氧化物和/氢氧化物；优选的，所述碳源材料包括糖类，更优选的，所述碳源材料包括葡萄糖、蔗糖或淀粉。6.根据权利要求3‑5任一项所述高性能磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中：所述磷酸二氢锂LiH2PO4的粒径为1‑2μm；所述掺杂化合物的粒径为20‑30nm。7.根据权利要求3‑6任一项所述高性能磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，还包括将所得混合物料进行粉碎至粒度300‑400nm的步骤。8.根据权利要求3‑7任一项所述高性能磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述煅烧步骤的温度为350‑700℃；优选的，所述煅烧步骤包括：以1‑3℃/min的速率升温至350‑400℃进行保温3‑5h的步骤、继续以1‑3℃/min的速率升温至600‑700℃进行保温10‑15h的步骤。9.权利要求1或2所述磷酸锰铁锂正极材料或权利要求3‑8任一项所述方法制备得到的磷酸锰铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极或锂离子电池的用途。10.由权利要求1或2所述磷酸锰铁锂正极材料或权利要求3‑8任一项所述方法制备得2CN114975986A权利要求书2/2页到的磷酸锰铁锂正极材料制备的锂离子电池正极或锂离子电池。3CN114975986A说明书1/6页一种高性能磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属