[發明專利]對聚陰離子型鋰離子電池正極材料進行碳層可控包覆的方法

有效

• 申請號: 201310537745.7
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103618061A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 曹安民;萬立駿;池子翔
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1397;H01M4/136
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.一種對聚陰離子型鋰離子電池正極材料的表面進行碳層包覆的方法，為方法a或b；

其中，方法a包括如下步驟：

1）將原料置于緩沖溶液中，再加入多巴胺鹽酸鹽固體粉末攪拌，收集沉淀，得到中間產物；

其中，所述原料為聚陰離子型鋰離子電池正極材料、前驅體I或前驅體II；

所述原料為正極材料時，所得中間產物記為中間產物a；

所述原料為前驅體I時，所得中間產物記為中間產物b；

所述原料為前驅體II時，所得中間產物記為中間產物c；

2）將步驟1）所得中間產物a進行煅燒，自然冷卻至室溫，完成所述碳層的包覆；或者，

將步驟1）所得中間產物b與含有鋰離子的化合物混合進行煅燒，自然冷卻至室溫，完成所述碳層的包覆；或者，

將步驟1）所得中間產物c、含有鋰離子的化合物及含鐵化合物混合進行煅燒，自然冷卻至室溫，完成所述碳層的包覆；

方法b包括如下步驟：

3）將原料置于緩沖溶液中，再加入多巴胺鹽酸鹽固體粉末攪拌，收集沉淀，得到中間產物；

其中，所述原料為聚陰離子型鋰離子電池正極材料、前驅體I或前驅體II；

所述原料為正極材料時，所得中間產物記為中間產物a；

所述原料為前驅體I時，所得中間產物記為中間產物b；

所述原料為前驅體II時，所得中間產物記為中間產物c；

4）將步驟3）所得中間產物置于緩沖溶液中，再加入多巴胺鹽酸鹽固體粉末攪拌，收集沉淀，得到二次中間產物；

其中，所述中間產物為中間產物a時，所得二次中間產物記為二次中間產物I；

所述中間產物為中間產物b時，所得二次中間產物記為二次中間產物II；

所述中間產物為中間產物c時，所得二次中間產物記為二次中間產物III；

5）將步驟4）所得二次中間產物I進行煅燒，自然冷卻至室溫，完成所述碳層的包覆；或者，

將步驟4）所得二次中間產物II與含有鋰離子的化合物混合進行煅燒，自然冷卻至室溫，完成所述碳層的包覆；或者，

將步驟4）所得二次中間產物III、含有鋰離子的化合物及含鐵化合物混合進行煅燒，自然冷卻至室溫，完成所述碳層的包覆。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟1）中，正極材料的通式為Li_xMXO₄；

其中，M為過渡金屬元素，具體選自Fe、Mn、V、Co和Ni中的至少一種；

X為磷、硅或硫；

0<x<1；

所述正極材料具體選自LiFePO₄、LiMnPO₄、LiMn_1-xFe_xPO₄、Li₃V₂(PO4)₃、Li₂FeSiO₄、LiCoPO₄和LiNiPO₄中的至少一種；

所述正極材料的顆粒粒度為50nm-1μm；

所述前驅體I為FePO₄、Fe₃(PO₄)₂,MnPO₄、Mn₃(PO₄)₂或Mn_1-xFe_xPO₄；所述Mn_1-xFe_xPO₄中，0<x<1；

所述前驅體II為SiO₂；

所述前驅體I和II的顆粒粒度均為10-500nm。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步驟1）、3）和4）中，所述多巴胺鹽酸鹽的固體粉末在緩沖溶液中的濃度為0.5-100mg/ml，具體為1-10mg/ml；

所述緩沖溶液的pH值為8-10，具體為8.5；所述緩沖溶液為Tris緩沖液；

所述步驟1）和3）中，原料與多巴胺鹽酸鹽的摩爾用量比為0.1-50：0.05-30；

所述步驟4）中，中間產物與多巴胺鹽酸鹽的摩爾用量比為0.1-50：0.05-30。