一種磷酸錳鋰材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于新型化學儲能領域，特別涉及一種磷酸錳鋰材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]磷酸錳鋰材料是鋰離子電池的一種正極材料，具有價格低廉、原材料豐富、無毒、熱穩定性好、比能量高、循環壽命長、使用時間久、安全性能突出及對環境無污染的特點，其理論比容量為170mAh/g，理論工作電壓約為4.1V，是一種最具有潛力的新型鋰離子電池正極材料。但是磷酸錳鋰正極材料仍存在一些不足之處，如電導率低、離子擴散系數低、堆積密度小、壓實密度低等，導致其體積比容量低，導致目前還無法穩定的制備。目前磷酸錳鋰的制備方法主要是固相法，通過摻雜高導電性能物質和優化材料顆粒大小可以克服導電性能差而導致材料容量低的不足，近年來的研究工作主要集中在改善磷酸鐵鋰材料的導電性能方面，已經取得顯著的進步，通過適當進行碳包覆，可以顯著的提高磷酸錳鋰材料的導電能力。但是碳包覆處理的磷酸錳鋰材料振實密度和壓實密度進一步變低，導致其體積比容量低，一方面增加了電池的成本，另一方面限制了該材料的應用范圍。本發明提供了一種磷酸錳鋰的制備方法，具有過程簡單，成本低的優點。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種磷酸錳鋰的制備方法，該方法所制備的磷酸錳鋰材料具有比容量高、循環壽命長等優點。
[0004]本發明實現目的的技術方案是:
一種磷酸錳鋰的制備方法，制備方法的步驟是:
⑴將硫酸亞錳晶體溶于去離子水中，再滴加含有可溶性磷酸鹽和氨水、表面活性劑的混合溶液，以500?1200轉/分鐘快速攪拌，監測反應溶液的pH值為5.5?8.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌5?10次，取出過濾的固體，即得到磷酸亞錳；
⑵向磷酸亞錳中加入磷酸溶液，再加入碳酸鋰，充分攪拌混合均勻，然后將溶液進行真空干燥，抽真空至-0.1MPa，溫度85?125°C，時間20?48小時，不斷抽真空除去產生的水汽，自然冷卻到室溫；
⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入碳酸鋰及葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以5?10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
[0005]而且，所述可溶性磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鈉、磷酸鉀中的一種。
[0006]而且，所述表面活性劑為乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、檸檬酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種混合物，用量為可溶性磷酸鹽質量的0.1%?10%。
[0007]而且，所述可溶性磷酸鹽與硫酸錳晶體比例為摩爾比2:3。
[0008]而且，所述磷酸和磷酸亞錳的摩爾比為0.06，碳酸鋰和磷酸的摩爾比為1.5:1。
[0009]而且，所述葡萄糖加入量為干燥物總質量的15%。
[0010]本發明的優點和積極效果是:
本發明涉及的磷酸錳鋰材料制備方法過程屬于液相法制備技術，具有過程簡單，原材料豐富、價廉，制備出來的材料具有比容量高、循環壽命長、是鈷酸鋰、錳酸鋰最有潛力的替代品之一。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例，對本發明進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本發明的保護范圍。
[0012]實施例1:
一種磷酸錳鋰的制備方法，步驟是:
⑴取0.15mol硫酸亞錳晶體溶于10g去離子水中，滴加含有0.1mol磷酸二氫銨和氨水及1.1g乙二醇的混合溶液，以500轉/分鐘快速攪拌，再用氨水調節pH到8.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌5次，然后取出過濾的固體；
⑵向過濾的固體內加入0.06mol磷酸溶液,再加入0.03mol碳酸鋰,充分攪拌,然后抽真空至-0.1MPa，在95°C干燥36小時，不斷抽真空除去產生的水汽，靜置降溫到常溫25度；⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入0.0lmol碳酸鋰和4g葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
[0013]測量該材料的首次放電容量為151mAh/g，振實密度為0.7g/cm3。
[0014]實施例2:
一種磷酸錳鋰的制備方法，步驟是:
⑴取0.15mol硫酸亞錳晶體溶于10g去離子水中，滴加含有0.1mol磷酸二氫銨和氨水及1.5g聚乙烯醇的混合溶液，以1200轉/分鐘快速攪拌，再用氨水調節pH到6.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌10次，然后取出過濾的固體；
⑵向過濾的固體內加入0.06mol磷酸溶液,再加入0.03mol碳酸鋰,充分攪拌,然后抽真空至-0.1MPa，在120°C干燥23小時，不斷抽真空除去產生的水汽，靜置降溫到常溫25°C;
⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入0.0lmol碳酸鋰和4g葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
[0015]測量該材料的首次放電容量為155mAh/g，振實密度為0.8g/cm3。
【主權項】
1.一種磷酸錳鋰材料的制備方法，其特征在于:制備方法的步驟是: ⑴將硫酸亞錳晶體溶于去離子水中，再滴加含有可溶性磷酸鹽和氨水、表面活性劑的混合溶液，以500?1200轉/分鐘快速攪拌，監測反應溶液的pH值為5.5?8.0，靜置，過濾，用去離子水洗滌5?10次，取出過濾的固體，即得到磷酸亞錳； ⑵向磷酸亞錳中加入磷酸溶液，再加入碳酸鋰，充分攪拌混合均勻，然后將溶液進行真空干燥，抽真空至-0.1MPa，溫度85?125°C，時間20?48小時，不斷抽真空除去產生的水汽，自然冷卻到室溫； ⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入碳酸鋰及葡萄糖充分研磨，然后將上述粉末放入真空石英爐中，通入高純氬氣，以5?10°C /分鐘速度升溫到700°C保持3小時，再以5°C /分鐘速度升溫到750°C保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。
2.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鋰的制備方法，其特征在于:所述可溶性磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鈉、磷酸鉀中的一種。
3.根據權利要求1所述的一種磷酸錳鋰材料的制備方法，其特征在于:所述表面活性劑為乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、檸檬酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種混合物，用量為可溶性磷酸鹽質量的0.1%-10%。
【專利摘要】本發明涉及一種磷酸錳鋰材料的制備方法，步驟是：⑴將硫酸亞錳晶體溶于去離子水中，再滴加含有可溶性磷酸鹽和氨水、表面活性劑的混合溶液，即得到磷酸亞錳；⑵向磷酸亞錳中加入一定比例的磷酸溶液，再加入碳酸鋰，然后將溶液進行真空干燥，自然冷卻到室溫；⑶將干燥后的物料取出并放置在研缽中，加入碳酸鋰及葡萄糖充分研磨，以5～10℃/分鐘速度升溫到700℃保持3小時，再以5℃/分鐘速度升溫到750℃保持3小時，然后停止加熱，自然冷卻到室溫。本發明具有過程簡單，成本低的優點。
【IPC分類】H01M4-58, C01B25-45
【公開號】CN104701535
【申請號】CN201310644742
【發明人】葉麗光, 郝德利
【申請人】天津赫維科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月5日