[發明專利]一種磷酸錳鐵鋰包覆富鋰錳基正極材料的制備方法及鋰電池

有效

• 申請號: 201810439462.1
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108630927B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 白培鋒;張海林;李艷;計結勝;王慧景;黃海軍
• 申請（專利權）人: 南京卡耐新能源技術發展有限公司;江蘇卡耐新能源有限公司;廣西卡耐新能源有限公司;南昌卡耐新能源有限公司;上海卡耐新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉常寶

本發明公開了一種磷酸錳鐵鋰包覆富鋰錳基正極材料的制備方法，包括有機相制備步驟；水相的制備步驟，水熱反萃取代步驟，以及產品洗滌干燥步驟；水相的制備步驟包括：稱取化學計量比的鋰源，加入去離子水，配制為濃度是0.1～1mol/L的鋰離子溶液，然后加入1.0～4.0mol/L H₃PO₄溶液，用氨水調節溶液PH為5～8，加入0.5～2g的抗壞血酸，最后加入富鋰錳Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂材料，攪拌均勻即可獲得含有富鋰錳材料的LiH₂PO₄溶液；而水熱反萃包覆步驟利用水熱反萃法在富鋰錳材料表面生成一層均勻的磷酸錳鐵鋰。還公開了該基于正極材料形成的鋰電池，電池循環性得到明顯改善。本制備方案反應過程溫度低，時間短，能耗少，有機溶劑可循環使用，減少了化工品的消耗，同時也無環境污染問題，同時工藝流程簡單，易于工業化。

技術領域

本發明屬于電化學材料領域，具體涉及鋰電池正極材料技術。

背景技術

近年來，鋰離子電池由于在電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)等呈現出空前的應用前景而備受關注。富鋰錳基正極材料xLi₂MnO₃.(1－x)LiMO₂(M＝Ni、Co、Mn中的一種或多種)因具有高能量密度、低成本等特點引起了人們廣泛關注。然而循環性能不佳極大的限制了富鋰錳基材料的商業化發展。

針對以上問題，人們做了大量的研究開發，主要有表面包覆，體相摻雜以及表面處理。其中，表面包覆是一種簡單有效的改性方法，包覆物質可以有效的阻止電解液對富鋰材料表面的侵蝕，優化界面反應電化學，降低界面反應電化學電阻，提高材料的循環穩定性。主要的包覆材料有：MgO,Al₂O₃，AlPO₄、MgPO₄，Li₄Ti₁₂O₅、LiMnPO₄、LiNiPO₄。

由于選取合適的包覆材料、合適的包覆方法對富鋰錳基正極材料的電化學性能的提高顯得尤為重要。

如公開號CN106450211A(申請號：CN201610968394.9)的中國發明專利申請，其公開了一種表面包覆復合的富鋰錳基正極材料及其制備方法，該方案中采用固相法對富鋰錳基材料包覆了磷酸錳鐵鋰，但此種方法不能對包覆層進行有效控制，易造成包覆不均一的現象，最終導致材料的極化較大。

由此，提供一種能夠有效提高富鋰錳基正極材料的電化學性能的方案是本領域亟需解決的問題。

發明內容

針對現有富鋰錳基正極材料在生產過程所存在的問題，需要一種新的富鋰錳基正極材料生產方案。

為此，本發明所要解決的問題是提供一種磷酸錳鐵鋰包覆富鋰錳基正極材料的制備方法，以克服現有技術所存在的缺陷；并在基礎上進一步提供相應的鋰電池。

為了解決上述問題，本發明提供的磷酸錳鐵鋰包覆富鋰錳基正極材料的制備方法，包括：

有機相制備步驟；

水相的制備步驟，該步驟包括：

稱取化學計量比的鋰源，加入去離子水，配制為濃度是0.1～1mol/L的鋰離子溶液，然后加入1.0～4.0mol/L H₃PO₄溶液，用氨水調節溶液PH為5～8，加入0.5～2g的抗壞血酸，最后加入富鋰錳Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂材料，攪拌均勻即可獲得含有富鋰錳材料的LiH₂PO₄溶液；