[發明專利]一種六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰復合材料、其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201810635322.1
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN110620214B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 楊帆;王張健;楊順毅;吳小珍;楊才德
• 申請（專利權）人: 貝特瑞（天津）納米材料制造有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;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

本發明公開了一種六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰復合材料、其制備方法和用途。所述復合材料包括：磷酸鐵鋰內核，以及包覆在所述內核表面的包覆層，所述包覆層由六氟鋯酸鋰和熱解碳組成，所述復合材料中包括至少兩個不同的粒度范圍的復合材料顆粒。本發明的方法包括：1)將鋰源、磷鐵源、碳源和六氟鋯酸鋰制漿、研磨活化；2)利用噴霧干燥機造出至少兩個粒度范圍的球體；(3)燒結，得到六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰的復合材料。本發明的方法可明顯提升材料的壓實密度，而且采用該復合材料作為正極活性物質制成的全電池具有優異的首圈容量、循環性能和低溫性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料領域，涉及一種六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰復合材料、其制備方法和用途，尤其涉及一種壓實密度高、電化學性能良好的六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰復合材料、其制備方法和作為鋰離子正極材料的用途。

背景技術

磷酸鐵鋰材料作為一種已經商業化的正極材料，一直存在電子電導率低和離子遷移速率低的問題。而磷酸鐵鋰動力電池，也一直因實際能量密度低而需要進一步優化。

目前，碳包覆已經成為工業上改善磷酸鐵鋰正極材料電化學性能的主要手段。但是，包覆的碳層會降低材料整體的壓實密度，使得磷酸鐵鋰電池的體積能量密度偏低。另外，石墨負極中的非活性鋰位點會讓磷酸鐵鋰正極材料在充放電過程中損失一部分鋰離子，降低全電池的首圈容量，影響了電池的正常發揮。在已公開的技術手段中，很少有研究工作針對性的解決上述問題。

CN 106252635 A公開了一種石墨烯包覆的磷酸鐵鋰及其制備方法，其方法包括：S1、采用去離子水與氧化石墨烯混合制得氧化石墨烯分散液，將氧化石墨烯分散液與氮源混合，得到混合物A；S2、采用去離子水與鋰源、磷源和鐵源混合制得鋰源分散液、磷源分散液和鐵源分散液，再將制得的鋰源分散液、磷源分散液和鐵源分散液依次加入混合物A中，攪拌得到混合物B；S3、將混合物B干燥，得到氮摻雜石墨烯包覆的磷酸鐵鋰前驅體；S4、將氮摻雜石墨烯包覆的磷酸鐵鋰前驅體預熱，燒結，得到氮摻雜石墨烯包覆的磷酸鐵鋰正極材料。然而，單純使用氮摻雜石墨烯進行表面包覆存在成本高、石墨烯不易分散，不易實現均勻包覆，從而導致包覆效果不理想，降低產品的體積比能量，最終影響磷酸鐵鋰的電化學性能的問題，這限制了其在電極材料包覆的應用。

CN 014766956 A公開了一種鎳包覆磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，以電鍍的方式讓鎳均勻的包覆在磷酸鐵鋰材料的表面提升了材料的容量和循環性能。但是，該包覆手段僅是解決材料自身電化學性能差的問題，而沒有有效的解決電池在充放電過程中存在的首效低、低溫性能差、首圈容量低等問題。

因此，尋求一種合理的技術手段提升磷酸鐵鋰材料的極片壓實密度、全電池首圈容量、循環性能和低溫性能具有十分重要的意義。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰復合材料、其制備方法和用途，尤其是提供一種壓實密度高、電化學性能良好的六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰復合材料、其制備方法和作為鋰離子正極材料的用途。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種六氟鋯酸鋰和碳共包覆磷酸鐵鋰復合材料，其特征在于，所述復合材料包括：磷酸鐵鋰內核，以及包覆在所述內核表面的包覆層，所述包覆層由六氟鋯酸鋰和熱解碳組成；

其中，所述復合材料中包括至少兩個不同的粒度范圍的復合材料顆粒。