一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法与流程

技术特征：
1.一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1超临界水热合成反应：将铁源、锰源使用去离子水配制成混合溶液，添加抗氧化剂，原料液经混合均匀后转移至原料釜l1中，磷源单独配置成溶液移至原料釜l2中，通过高压泵分别把原料釜l1、l2中的溶液打入混合器中进行预混合，去离子水转移至预热器中；向反应器进料进行连续合成反应后，于冷却槽中冷却至室温，将得到的浆料经过抽滤、干燥、煅烧后，得到无水磷酸亚铁锰(fe
x
mn
y
)3(po4)2前驱体；s2砂磨机混料：将s1得到的磷酸亚铁锰、锂源、补充磷源、碳源溶于纯水中采用砂磨机研磨，得到浆料；s3喷雾干燥：将s2料液进行喷雾干燥，得到磷酸锰铁锂前驱体；s4高温烧结：将喷雾干燥得到的磷酸锰铁锂前驱体粉末压实后在惰性气体保护下进行煅烧处理，自然冷却至室温后经气流粉碎、过400目筛网、除磁后即得碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料；所述磷酸锰铁锂正极材料的化学通式limn
y
fe
x
po4/c，0.5≤y≤0.8，0.2≤x≤0.5，x y=1。2.根据权利要求1所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s1中，反应器的参数设置为温度加热至360-460℃，泵调节反应器内压力为23-30mpa。3.根据权利要求1所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s1中磷酸亚铁锰前驱体煅烧温度为200-400℃，时间为2-4h。4.根据权利要求1所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s1中，fe/mn浓度为0.8-1.5mol/l混合溶液，向溶液中添加抗氧化剂0.5-2g/l，p源单独配置成0.5-1.0mol/l溶液。5.根据权利要求4所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s1中，fe/mn浓度为1mol/l混合溶液，向溶液中添加抗氧化剂1g/l，p源单独配置成0.66mol/l溶液。6.根据权利要求1所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s2中，控制li:mn:fe:p=1.02-1.05:0.5-0.8:0.2-0.5:0.98-1.02，碳源加入的量使得最终碳含量为2-4％，碳源为葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、淀粉、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种，锂源为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂中的一种或几种，补充磷源为高纯磷酸。7.根据权利要求1所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s2中，砂磨机转速设置在2000-3000rpm，研磨时间4-8h，控制研磨得到浆料的粒径d50=0.2-0.3um，料液固含量控制在10-40％。8.根据权利要求7所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s2中所述研磨先进行粗磨再进行细磨，所述粗磨选用行星式球磨机，粗磨转速为300rpm，粗磨时间为1h；细磨选用砂磨机，转速2000rpm，时间为5h，细磨浆料粒度控制在d50=0.2-0.3um。9.据权利要求1所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s3中，喷雾干燥的进风温度为150-250℃、出风温度为70-110℃。
10.根据权利要求1所述的一种超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂的方法，其特征在于：在步骤s4中，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气，烧结炉以1-5℃/min的升温速率至650-800℃烧结3-10h。

技术总结
本发明涉及锂离子电池正极材料领域，提出了一种新的磷酸锰铁锂合成路线，即采用超临界水热法辅助喷雾干燥制备磷酸锰铁锂材料。包括以下合成步骤：1）超临界水热合成反应：将磷源、铁源、锰源溶于水后，转移至反应器中反应，生成物经过处理得到磷酸亚铁锰前驱体粉末；2）砂磨机研磨：将磷酸亚铁锰粉末、锂源、补充磷源、碳源溶于纯水中采用砂磨机研磨；3）喷雾干燥：将料液在设定条件下进行喷雾干燥，得到磷酸锰铁锂前驱体；4）高温烧结：喷雾干燥得到的粉末经烧结、粉碎、过筛、除磁后得到球形碳包覆磷酸锰铁锂正极材料。本发明方法工艺简单且快速高效，颗粒形貌均匀，最终得到电化学性能优异的球形碳包覆磷酸锰铁锂材料。球形碳包覆磷酸锰铁锂材料。球形碳包覆磷酸锰铁锂材料。


技术研发人员：方明 张公平 曹栋强 龚丽锋 李宜薄 郝培栋 王博 吴青
受保护的技术使用者：浙江格派钴业新材料有限公司
技术研发日：2022.11.01
技术公布日：2022/11/29