一種磷酸錳鐵鋰正極材料制備方法及制備的正極材料與流程

一種磷酸錳鐵鋰正極材料制備方法及制備的正極材料與流程引言磷酸錳鐵鋰（LiFeMnPO4）是一種非常有前途的正極材料，因為它具有高安全性、穩(wěn)定性和良好的電化學(xué)性能。由于其材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，鋰離子在其內(nèi)部跳躍的遷移路徑比其他鋰離子正極材料如LiCoO2，LiNiO2和LiMn2O4更加優(yōu)秀，所以它更容易實現(xiàn)高容量和高能量密度的電池。本文將介紹一種磷酸錳鐵鋰正極材料制備方法及制備的正極材料與流程。制備方法材料的準備本實驗中所需的化學(xué)品有錳酸二水合物（MnSO4.2H2O,99%）、硝酸鐵（Fe(NO3)2,98%）、磷酸（H3PO4,85%）、碳酸鈉（Na2CO3,99%）、氧化鈦（TiO2,99.99%）、氫氧化鈉（NaOH,98%）、環(huán)氧丙烷（C3H6O，99%）和乙醇（C2H5OH，99%）等。合成過程制備磷酸錳鐵鋰的過程分兩步。首先，通過固相反應(yīng)（SolidStateReaction,SSR）將MnSO4、Fe(NO3)2和H3PO4混合并加熱到900℃-1000℃，得到MnFePO4，并和碳酸鈉、TiO2混合。然后將MnFePO4和碳酸鈉、TiO2混合物煅燒，得到粉末狀的LiFeMnPO4。流程圖制備磷酸錳鐵鋰的流程如下所示：1.溶解MnSO4·2H2O和Fe(NO3)2，將其和H3PO4充分混合。

2.將混合物加入反應(yīng)釜中，經(jīng)過固相反應(yīng)制得MnFePO4。

3.將MnFePO4和Na2CO3、TiO2充分混合后在空氣中煅燒。

4.將具有良好分散性的LiMnFePO4和聚乙烯醇混合。

5.在約60℃下將上述混合物（即正極材料漿料）在導(dǎo)電性較好的不銹鋼網(wǎng)上涂布。

6.將涂布在不銹鋼網(wǎng)上的混合物加熱至約120℃-130℃使其干燥固化。

7.將正極材料漿料涂布的不銹鋼網(wǎng)卷成圓柱形狀。

8.外圍涂上聚碳酸脂電解質(zhì)、聚合物隔膜等組成電池。

9.總結(jié)實驗成果。正極材料和流程正極材料制備的LiFeMnPO4粉末是一種細致、均一的正極材料，它具有高容量（170mAh/g）、高性能穩(wěn)定性及優(yōu)異的耐高溫性能。同時，制備此正極材料的材料成本低廉，適合于工業(yè)生產(chǎn)。流程本實驗中的流程主要包括四步：合成磷酸錳鐵鋰粉末、制備正極材料的漿料、涂布漿料和組裝電池。合成磷酸錳鐵鋰粉末制備磷酸錳鐵鋰粉末的步驟詳見前文。制備正極材料的漿料將制得的LiFeMnPO4粉末作為主體材料，與聚乙烯醇(PVA)溶液混合并攪拌。這種溶液是由一定量的PVA、NaOH和水制成。在制備的過程中，需要將PVA溶解在80℃熱水中，再加入NaOH/H2O溶液，以平衡濃度，將最終濃度調(diào)整為4wt%。完全攪拌混合之后，得到了正極材料的漿料。涂布漿料將正極材料漿料涂在鋼網(wǎng)上，以便在PCB下方實現(xiàn)穿孔和寬帶，然后在120℃-130℃的溫度下經(jīng)過烘干。組裝電池對于磷酸鐵錳鋰正極材料，其電池組裝流程大致如下：用高溫膠將正極板粘在紙膜上，并將膠固化。將一層隔膜放在正極板上，然后將負極板放在隔膜上。若要造成電位差，則需要將隔膜上方的負極鋼網(wǎng)涂上負極材料。將隔膜折疊，并對其進行穿孔，以實現(xiàn)正、負極的連接。然后將另一層隔膜放置在負極板上。在隔膜上加一層正極板，涂抹正極材料。完成電池界面和電池接口設(shè)計后，將電池放入容器中。在容器的頂部和底部安裝絕緣套管，以進行導(dǎo)電絕緣。將螺栓擰緊，并將高溫膠在容器壁上噴涂并固化。之后，充裝電解質(zhì)并將密封夫婦口封涂。電池制備完成。總結(jié)通過固態(tài)反應(yīng)法制備出的磷酸錳鐵鋰（LiFeMnPO4）正極材料，具有高安