[發明專利]一種復合正極材料、其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 201610134832.1
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105633402A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 羅紹華;張俊;王志遠;包碩;劉延國;王慶;張亞輝;劉思寧;李俊哲;劉東芳;孫梅竹;楊悅
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/485;H01M4/583;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

1.一種復合正極材料，其特征在于，所述復合正極材料包括鋁酸鋰、磷酸錳鋰和微量 的碳，所述磷酸錳鋰負載在鋁酸鋰表面，所述鋁酸鋰的質量占磷酸錳鋰質量的0.1-10wt.％； 所述鋁酸鋰為尺寸大小為5-10μm的六方形片，其晶相為α-LiAlO₂；所述磷酸錳鋰為一次顆 粒大小為50-200nm的柱狀或類球狀。

2.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下 步驟：

(1)將磷酸溶液滴入氫氧化鋰溶液中，得到沉淀產物；將沉淀產物洗滌，并真空干燥， 煅燒，得灰白色磷酸鋰粉體；

(2)將硫酸錳和磷酸鋰加入到聚乙二醇與水的混合液中，得到混合物料；

(3)將配方量的鋁酸鋰加入到混合物料中，移入反應釜內，進行水熱反應，得到水熱 反應產物，其中，鋁酸鋰為尺寸大小為5-10μm的六方形片，晶相為α晶相；

(4)將水熱反應產物進行洗滌，干燥，得到鋁酸鋰復合磷酸錳鋰的前驅體；

(5)將鋁酸鋰復合磷酸錳鋰的前驅體進行包碳處理，在500-700℃下煅燒，得到所述復 合正極材料。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述磷酸溶液的濃度為 0.5-3.0mol/L；

優選地，步驟(1)所述氫氧化鋰的濃度為1.0-3.0mol/L；

優選地，步驟(1)所述磷酸溶液以1.5-5mL/min的流動速率滴入氫氧化鋰溶液中；

優選地，步驟(1)所述煅燒的溫度為150-300℃，煅燒的時間為2-5h；

優選地，步驟(2)所述硫酸錳和磷酸鋰的物質的量之比為(1.5-3.5):1；

優選地，步驟(2)所述聚乙二醇與水的體積比為(0.5-4):2；

優選地，步驟(2)所述聚乙二醇為PEG400、PEG800或PEG2000中的任意一種或至少 兩種的組合。

4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述鋁酸鋰以AAO 模板和Li₂CO₃為原料經水熱法制備得到；

優選地，步驟(3)所述鋁酸鋰基體加入到混合物料中之后進行劇烈攪拌；

優選地，步驟(3)所述水熱反應的溫度為165-200℃，水熱反應的時間為6-24h；

優選地，步驟(4)所述干燥為真空干燥；

優選地，步驟(5)所述包碳處理為：將鋁酸鋰復合磷酸錳鋰的前驅體與碳源在無水乙 醇中混合，粉碎，干燥；

優選地，所述碳源為抗壞血酸、葡萄糖、蔗糖、檸檬酸、乙醇酸、琥珀酸、PVA、乙二 醇或聚乙二醇中的任意一種或者至少兩種的組合；

優選地，所述鋁酸鋰復合磷酸錳鋰的前驅體與碳源的質量比為比1:(0.15-0.35)；

優選地，所述粉碎為：將鋁酸鋰復合磷酸錳鋰的前驅體進行球磨，球磨時間為2-6h；

優選地，所述干燥的溫度為50-100℃，干燥的時間為8-24h；

優選地，所述焙燒在惰性氣氛中進行，優選為在氮氣氣氛或氬氣氣氛中進行；

優選地，所述煅燒的時間為3-10h。

5.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下 步驟：

(1)向含有鋰源、錳源和磷源的溶液中加入絡合劑，之后加入配方量的鋁酸鋰，得到 混合溶液，將混合溶液制成濕凝膠，其中，鋁酸鋰為尺寸大小為六5-10μm的六方形片，晶 相為α晶相；

(2)將濕凝膠陳化，干燥，得到干凝膠；

(3)將干凝膠預煅燒，之后進行二次煅燒，得到所述復合正極材料。