本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料LiMnPO4/C的合成方法，特別是涉及一種溶劑和碳源一體化合成LiMnPO4/C的方法。

背景技術(shù)：
自從1997年goodenough等人對LiFePO4鋰離子正極材料的研究有了突破性進(jìn)展以來，由于聚陰離子型磷酸鹽化合物L(fēng)iMPO4（M=Mn、Ni、Co）的高電壓、成本低、無污染、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)也受到廣泛的關(guān)注。其中LiMnPO4的電壓平臺為4.1V，理論容量為171mA.h/g，與LiFePO4接近，能量密度比LiFePO4高20%左右，而且位于現(xiàn)有電解液體系穩(wěn)定的電化學(xué)窗口。但是Yamada等人用第一性原理對電子能級進(jìn)行了計(jì)算，LiFePO4中電子發(fā)生躍遷的能隙為0.3eV，而LiMnPO4的能隙為2eV，電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)比較低，極大阻礙了LiMnPO4的應(yīng)用，因此目前提高LiMnPO4的電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散率是改善其電化學(xué)性能的首要問題之一。解決這一問題最直接最有效的方法是對LiMnPO4進(jìn)行改性處理，主要從改善制備工藝、控制形貌和尺寸、包覆碳等方法來提高電子導(dǎo)電率。為了制備電化學(xué)性能好的LiMnPO4材料，人們進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)探究工作：（1）在制備方法中，溶膠凝膠、水熱法和溶劑熱法，靜電噴霧法為比較有效的方法，這些合成方法各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，按照合成需要來選取具體的合成方法。（2）對于粒子的形貌控制主要是通過加入大量的表面活性劑和模板法合成特定形貌的材料，雖然對樣品形貌有了有效的控制，但實(shí)驗(yàn)過程卻十分繁雜，例如要有效準(zhǔn)確的調(diào)整反應(yīng)溶液的pH、合成特定的模板以及到后期的洗滌等，除此之外，還存在實(shí)驗(yàn)過程耗時長、花費(fèi)大、不易控制等缺點(diǎn)；（3）碳包覆是提高LiMnPO4電化學(xué)性能最重要的方法之一，人們嘗試用不同的碳源，不同的包覆方法對其進(jìn)行包覆，然而對于如何獲得具有均勻碳包覆層和較高的LiMnPO4碳包覆率的研究結(jié)果卻很少。從目前的報道來看，很多碳包覆過程是通過將結(jié)晶后的LiMnPO4與有機(jī)碳源進(jìn)行球磨后煅燒來完成的。這樣有機(jī)碳源不能在一級顆粒之間均勻分布，使得碳導(dǎo)電層與LiMnPO4顆粒不能緊密的結(jié)合，現(xiàn)有技術(shù)已證明了碳導(dǎo)電層與主相顆粒之間有化學(xué)鍵合作用才是包覆碳的良好狀態(tài)。因此如何用簡單有效方法合成具有特定相貌、均勻包覆層和高包覆率的納米LiMnPO4材料，對推動LiMnPO4材料鋰離子電池正極材料發(fā)展有重要的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種溶劑和碳源一體化合成LiMnPO4/C的方法，該方法簡單且容易控制的，得到的LiMnPO4/C性能好。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種溶劑和碳源一體化合成LiMnPO4/C的方法，包括步驟為：將多元醇加熱攪拌后再在惰性氣體保護(hù)下，加入摩爾比為1:1:1的Li源、P源、Mn源并加熱反應(yīng)得到反應(yīng)產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物陳化，再將陳化得到的前驅(qū)物在惰性氣體保護(hù)下高溫煅燒得到LiMnPO4/C。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述多元醇為聚乙二醇4000、聚乙二醇400、聚乙二醇200、丙三醇、季戊四醇中的一種或者幾種。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述多元醇加熱攪拌時的溫度為80℃-180℃，攪拌時間為10min-120min。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述Li源是LiOH、Li2CO3、CH3COOLi中的一種或兩種，所述P源為NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4中的一種或兩種，所述Mn源為Mn(CH3COO)2。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述惰性氣體為氮?dú)浠旌蠚怏w、氮?dú)?、氬氣、氬氫混合氣體中的一種。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述得到反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)時間為4h-16h，反應(yīng)溫度為110℃-160℃。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述陳化溫度為80℃-120℃，所述陳化時間為4h-10h。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述高溫煅燒中采用階段性溫度平臺，所述階段性溫度平臺包括溫度區(qū)間200-380℃、400-450℃、450-600℃、600-800℃中的一個或數(shù)個，時間分別為1h-10h。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的溶劑和碳源一體化合成LiMnPO4/C的方法，該方法解決了LiMnPO4/C合成方法上的不足和LiMnPO4電化學(xué)性能差的問題，開創(chuàng)了溶劑和碳源一體化的新思路，操作過程簡單且容易控制，通過多元醇作為有機(jī)碳源和反應(yīng)溶劑合成出來的LiMnPO4具有紡錘狀的形貌，每個顆粒內(nèi)部不同位置厚薄不一樣，顆粒分布均勻，具有均勻的碳包覆層，電化學(xué)測試結(jié)果表明，該方法合成的樣品倍率性能優(yōu)越和循環(huán)性能良好。具體實(shí)施方式下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一：將50ml甘油加入到反應(yīng)容器內(nèi)，在120℃下攪拌加熱45min，將氫氧化鋰、磷酸二氫銨、乙酸錳依次加入反應(yīng)容器中，所述Li源、P源、Mn源的摩爾比為1:1:1，在120℃條件下反應(yīng)12h，并在反應(yīng)過程中對反應(yīng)容器通入氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w，使整個反應(yīng)保持在惰性氛圍下，將反應(yīng)得到的樣品放在100℃下陳化8h。將陳化得到的前驅(qū)物放在管式爐中，在氮?dú)鈼l件下高溫煅燒，煅燒升溫程序是300℃（2h）、450℃（2h）、550℃（2h）、600℃（6h），最后得到LiMnPO4/C。實(shí)施例二：將50ml聚乙二醇400加入到反應(yīng)容器內(nèi)，在120℃下攪拌加熱45min，將氫氧化鋰、磷酸二氫銨、乙酸錳依次加入反應(yīng)容器中，所述Li源、P源、Mn源的摩爾比為1:1:1，在140℃下反應(yīng)12h，并在反應(yīng)過程中對反應(yīng)容器通入氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w，使整個反應(yīng)保持在惰性氛圍下，將反應(yīng)得到的樣品放在110℃下陳化6h。將陳化得到的前驅(qū)物放在管式爐中，在氮?dú)鈼l件下高溫煅燒，煅燒升溫程序是250℃（2h）、350℃（2h）、500℃（2h）、650℃（2h），最后得到LiMnPO4/C。實(shí)施例三：將50ml聚乙二醇4000加入到反應(yīng)容器內(nèi)，在120℃下攪拌加熱45min，將氫氧化鋰、磷酸、乙酸錳依次加入反應(yīng)容器中，所述Li源、P源、Mn源的摩爾比為1:1:1，在140℃下反應(yīng)12h，并在反應(yīng)過程中對反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w，使整個反應(yīng)保持在惰性氛圍下，將反應(yīng)得到的樣品放在110℃下陳化6h。將陳化得到的前驅(qū)物放在管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下高溫煅燒，煅燒升溫程序是250℃（2h）、350℃（2h）、500℃（2h）、650℃（2h），最后得到LiMnPO4/C。實(shí)施例四：將50ml丙三醇加入到反應(yīng)容器內(nèi)，在120℃下攪拌加熱45min，將氫氧化鋰、磷酸氫二銨、乙酸錳依次加入到反應(yīng)容器中，所述Li源、P源、Mn源的摩爾比為1:1:1，在140℃下反應(yīng)12h，并在反應(yīng)過程中對反應(yīng)容器內(nèi)通入氮?dú)?，使整個反應(yīng)保持在惰性氛圍下，將反應(yīng)得到的樣品放在110℃下陳化6h。將陳化得到的前驅(qū)物放在管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下高溫煅燒，煅燒升溫程序是250℃（4h）、350℃（3h）、500℃（4h）、700℃（6h），最后得到LiMnPO4/C。將本發(fā)明得到的LiMnPO4/C正極材料用于電極片制備和組裝電池過程中：以無水乙醇為溶劑，將質(zhì)量比為85:5:10的活性物質(zhì)、SP和LA膠充分混合均勻后，涂布在已經(jīng)處理干凈的得鋁箔上，最后將其放在120℃的真空干燥箱中干燥12h得到正極片。以金屬鋰片為負(fù)極，1mol/LLiPF6溶解于體積比為1:1:1的EC、DMC、DMC的電解液中，以Celgard2400多孔聚丙烯膜為隔膜，在布勞恩手套箱中進(jìn)行組裝成模具電池。本發(fā)明組裝成的電池在深圳新威測試儀上進(jìn)行充放電測試，在上海陳華電化學(xué)工作站進(jìn)行交流阻抗和循環(huán)伏安測試。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)有：溶劑和碳源一體化合成方法操作簡單，易重復(fù)，可以獲得均勻包覆的碳層，采用溶劑與碳源一體化，這樣更有利形成緊密的碳包覆層，現(xiàn)有技術(shù)顯示緊密的碳包覆層碳對電化學(xué)性能有極大推動作用。該有機(jī)碳源是多元醇，不僅可以形成碳層，還有控制顆粒形貌的作用，作為溶劑碳源深入顆粒內(nèi)部在高溫煅燒時形成孔洞，有利于電解液滲入，在實(shí)驗(yàn)的煅燒過程中采取階段性升溫，使前驅(qū)物在不同溫度階段逐漸成形，這樣會使粒子的均一性更加好。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。