[發明專利]一種多孔碳包覆LiFePO4

有效

• 申請號: 202010251010.8
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111540885B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 金庭安;趙瓏;冉闖;管玲飛
• 申請（專利權）人: 重慶金皇后新能源汽車制造有限公司;重慶交通職業學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;C01B25/45;C01G53/00
• 代理公司: 重慶晟軒知識產權代理事務所(普通合伙) 50238
• 代理人: 孔玲瓏

1.一種多孔碳包覆LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料，包括以下按重量份數計的配方原料，其特征在于：77-90份LiFePO₄-LiNiO₂復合材料，1-2份三聚氰胺、6-15份聯苯四甲酸二酐、3-6份縮合劑；

所述LiFePO₄-LiNiO₂復合材料為LiFePO₄負載Co-Mn雙摻雜LiNiO₂，制備方法包括以下步驟：（1）向無水乙二醇溶劑中加入(CH₃COO)₂Fe和H₃PO₄，攪拌至溶解后，將溶液在120-140 ℃下，進行超聲分散處理1-2 h，超聲頻率為22-28 KHz，再加入CH₃COOLi，繼續超聲2-3 h，將溶液轉移進水熱反應釜中，加熱至190-210℃，反應12-15 h，將溶液除去溶劑、洗滌固體產物、干燥，制備得到LiFePO₄納米球；（2）向蒸餾水溶劑中加入NiCl₂、CoCl₂、MnCl₂，攪拌溶解后加入LiFePO₄納米球，將溶液在50-60 ℃下，進行超聲分散處理2-3 h，超聲頻率為22-28KHz，將溶液在室溫下再加入氨水溶液，調節溶液pH為9-10，再加入氫氧化鈉調節pH至11-12，將溶液轉移進水熱反應釜，加熱至70-80 ℃，反應5-8 h，向溶液中加入LiOH，將溶液在60-70 ℃下，進行超聲分散處理2-3 h，超聲頻率為22-28 KHz；（3）將溶液除去溶劑、干燥，將固體混合物置于氣氛電阻爐中，升溫速率為3-5 ℃/min，升至520-540 ℃，在N₂氛圍中煅燒5-6 h，再通入O₂和N₂的混合氣體，體積比為1.5-2:1，升溫至760-780 ℃，煅燒8-10 h，煅燒產物即為LiFePO₄-LiNiO₂復合材料；

所述多孔碳包覆LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料制備方法包括以下步驟：（1）向N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，加入77-90份LiFePO₄-LiNiO₂復合材料，1-2份三聚氰胺、6-15份聯苯四甲酸二酐，將溶液在50-60 ℃下，進行超聲分散處理2-3 h，超聲頻率為20-28 KHz，向溶液中加入3-6份縮合劑，加熱至140-150 ℃，反應20-25 h，將溶液除去溶劑、洗滌固體產物、干燥，制備得到均三鄰苯二甲酰亞胺基超支化聚合物包覆LiFePO₄-LiNiO_2；（2）將均三鄰苯二甲酰亞胺基超支化聚合物包覆LiFePO₄-LiNiO₂置于氣氛電阻爐，并通入N₂，升溫速率為3-5 ℃/min，在720-750 ℃下保溫煅燒2-3 h，煅燒產物即為多孔碳包覆LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料。

2.根據權利要求1所述的一種多孔碳包覆LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料，其特征在于：所述縮合劑為二異丙基碳二亞胺。

3.根據權利要求2所述的一種多孔碳包覆LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料，其特征在于：所述(CH₃COO)₂Fe、H₃PO₄，和CH3COOLi，三者物質的量摩爾比為1-1.2:1.2-1.4:1。

4.根據權利要求3所述的一種多孔碳包覆LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料，其特征在于：所述NiCl₂、CoCl₂、MnCl₂、LiOH和LiFePO₄納米球，五者物質的量摩爾比為1:0.85:0.09-0.11:0.04-0.06:0.15-0.245，Co-Mn雙摻雜LiNiO₂化學表達式為LiNi_0.85Co_0.09-0.11Mn_0.04-0.06O₂。