[發(fā)明專利]一種碳包覆磷酸鐵錳鋰薄膜型正極材料的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201610287296.9 | 申請(qǐng)日： | 2016-05-04 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN105742610B | 公開（公告）日： | 2018-09-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 彭家興;汪偉偉;劉興亮;馬守龍 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 合肥國軒高科動(dòng)力能源有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525;C01B25/45;C01B25/26 |
| 代理公司： | 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115 | 代理人： | 汪貴艷 |
| 地址： | 230011 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 碳包覆 磷酸 鐵錳鋰 薄膜 正極 材料 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種碳包覆磷酸鐵錳鋰薄膜型正極材料的制備方法，其先對(duì)鐵錳合金材料進(jìn)行打磨拋光、清洗、烘干；以基體材料為陽極、不銹鋼片為陰極，將它們同時(shí)浸入微弧氧化電解液中進(jìn)行微弧氧化處理，在基體材料表面上均勻覆蓋一層具有微孔結(jié)構(gòu)的磷酸鐵錳；將鋰源加入到無水乙醇中，以石墨為陽極，以包覆有磷酸鐵錳的基體材料為陰極，在電壓為20?60V條件下進(jìn)行電泳沉積，鋰沉積在磷酸鐵錳上得到磷酸鐵錳鋰前驅(qū)體；將碳源通過化學(xué)氣相沉積的方法將碳沉積在磷酸鐵錳鋰前驅(qū)體上，得到碳包覆磷酸鐵錳鋰薄膜型正極材料。本發(fā)明操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，制備出的正極材料在保持長使用壽命和安全性的前提下進(jìn)一步提高能量密度。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳包覆磷酸鐵錳鋰薄膜型正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池相對(duì)于現(xiàn)有其他常用蓄電池有著更高的能量密度，特別的是具有更高的體積能量密度，因而被廣泛使用到家庭生活中的各個(gè)電器設(shè)備中，甚至在汽車的電氣化中也開始嶄露頭角。
隨著化石能源的匱乏和地球空氣環(huán)境的持續(xù)惡化，發(fā)展清潔、節(jié)油的新能源汽車已被各個(gè)國家放到了極其重要的戰(zhàn)略地位。而可以使用在汽車內(nèi)部作為動(dòng)力來源的鋰離子電池也就成了最為熱點(diǎn)的研究課題。然而隨著時(shí)代的前進(jìn)和科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、醫(yī)療設(shè)備和航天航空等領(lǐng)域?qū)?chǔ)能設(shè)備的要求日益提高，人們對(duì)鋰離子電池的要求也越來越高，特別的是我國目前對(duì)新能源汽車的政策，其對(duì)動(dòng)力電池的技術(shù)指標(biāo)要求更是迫在眉睫。
如果需要達(dá)到現(xiàn)有動(dòng)力電池所需要的技術(shù)指標(biāo)，那么必須使電池具有三方面優(yōu)勢(shì)：第一安全性能優(yōu)越，在極端碰撞刺穿情況下不發(fā)熱起火；第二高能量密度，目前世界上所發(fā)展的純電動(dòng)汽車充一次電最多只能跑200～300km，如果我們能提高電池能量密度，更多的提升電動(dòng)汽車行駛里程，那么將會(huì)更有市場前景；第三個(gè)使用壽命，較長的循環(huán)壽命不僅代表著電動(dòng)汽車的質(zhì)量，而且在某種程度上降低了使用成本。從上述幾個(gè)方面考慮，現(xiàn)有動(dòng)力鋰電正極材料三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰中，鎳鈷錳三元具有高能量密度和低溫性能，并且也有不俗的使用壽命，但是在安全性上較差并且高溫時(shí)容易造成的Ni陽離子混排造成高溫循環(huán)的缺陷限制了該材料在動(dòng)力鋰電上的發(fā)揮；錳酸鋰LiMn2O4在成本上最具優(yōu)勢(shì)，但是由于能量密度較低、易發(fā)生的歧化反應(yīng)，還有Jahn-teller效應(yīng)大大降低了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。而目前在純電動(dòng)汽車市場占有率最高的LiFePO4材料，有著最為優(yōu)秀的安全性能和超長的循環(huán)壽命，但是能量密度不能達(dá)到要求。
但是，橄欖石型磷酸鹽材料中的另外一個(gè)材料引起我們的注意，就是LiMnPO4，這種材料在保持了LiFePO4的理論容量的情況下具有更高的平臺(tái)電壓4.1V，這樣帶來了更高的能量密度，其相比LiFePO4材料理論580Wh/kg的能量密度，LiMnPO4能量密度可以接近700Wh/kg。并且這種體系材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較好的安全性能。被認(rèn)為是更有發(fā)展前景的鋰電正極材料。
但是LiMnPO4也有其固有缺點(diǎn)，LiMnPO4有著比LiFePO4更低的電導(dǎo)率，由于結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的一維離子擴(kuò)散通道使得材料在倍率性能和循環(huán)性能上都很不理想。而目前采用傳統(tǒng)的表面碳包覆和減小顆粒粒度也都不能很好的改善這款材料性能。
基于上述問題，如何能綜合LiFePO4和LiMnPO4兩種材料間的優(yōu)點(diǎn)，使之在保持循環(huán)、倍率性能的前提下盡可能提升材料能量密度，將成為迫切的技術(shù)需求。
發(fā)明內(nèi)容：
本發(fā)明的目的是提供一種碳包覆磷酸鐵錳鋰薄膜型正極材料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種碳包覆磷酸鐵錳鋰薄膜型正極材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）基體材料的預(yù)處理：將鐵錳合金材料打磨拋光處理后，經(jīng)清洗、烘干得表面光滑干凈的基體材料；
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