[發(fā)明專(zhuān)利]聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011486818.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112563472A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云輝;李鋒光;曹正明;錢(qián)平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遠(yuǎn)景動(dòng)力技術(shù)（江蘇）有限公司;遠(yuǎn)景睿泰動(dòng)力技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 崔玉琳

本發(fā)明涉及一種聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池正極材料領(lǐng)域，是針對(duì)磷酸鐵鋰顆粒表面與電解液浸潤(rùn)性差而導(dǎo)致的阻抗大，容量低，循環(huán)差等技術(shù)問(wèn)題。聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰材料，包括磷酸鐵鋰?碳復(fù)合材料及包覆于磷酸鐵鋰?碳復(fù)合材料表面的聚合物，磷酸鐵鋰?碳復(fù)合材料包括碳包覆的磷酸鐵鋰復(fù)合材料Li_xFe_yM_zPO₄，其中，0.7≤x≤1.3，0.7≤y≤1.3，0≤z≤0.3，M選自Mg、Ti、Zr、Cr、Al、Si、B和Mn中的至少一種。本發(fā)明的聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰材料具有良好的電解液浸潤(rùn)性，高比容量，循環(huán)優(yōu)異等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰作為一種主要的正極材料之一，在新能源器件領(lǐng)域一直得到了廣泛的研究。目前磷酸鐵鋰已經(jīng)在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。磷酸鐵鋰鋰離子電池作為新能源交通領(lǐng)域的重要的能量?jī)?chǔ)存裝置，憑借其較高的能量密度和功率密度，優(yōu)異的安全性能，在新能源汽車(chē)上得到了廣泛的推廣，成為新能源電動(dòng)汽車(chē)的核心部件之一。

近幾年，研究主要通過(guò)在制備磷酸鐵鋰漿料過(guò)程中加入聚合物的方式，改善極片性能，以提高鋰離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)特性，如專(zhuān)利《一種導(dǎo)電聚合物包覆正極的鋰離子電池的制備方法》(申請(qǐng)?zhí)?01110185785.0)中展示了在正極漿料中加入導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娋酆衔飭误w進(jìn)行包覆，電池的比容量提高了10～20％。上述工藝雖然改善了磷酸鐵鋰的電導(dǎo)性和比容量，但是由于在制備電極漿料的過(guò)程中加入聚合物，因此磷酸鐵鋰顆粒的包覆不夠充分，對(duì)電解液浸潤(rùn)也不充分，使用聚合物較多，成本也非常高。

因此，開(kāi)發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)磷酸鐵鋰顆粒的充分包覆，以改善其對(duì)電解液的浸潤(rùn)性，且成本較低的方法十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法，本發(fā)明的聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰材料可以很好的實(shí)現(xiàn)聚合物和磷酸鐵鋰的包覆，提升材料的表面特性和導(dǎo)電性，基于本發(fā)明的聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰材料的正極，其對(duì)電解液的浸潤(rùn)性較好，有利于提高電池正極的比容量。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰材料，包括磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料及包覆于磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料表面的聚合物，磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料包括碳包覆的磷酸鐵鋰復(fù)合材料Li_xFe_yM_zPO₄，其中，0.7≤x≤1.3，0.7≤y≤1.3，0≤z≤0.3，M選自Mg、Ti、Zr、Cr、Al、Si、B和Mn中的至少一種。

進(jìn)一步地，磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料中，碳占磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.5-10％。

進(jìn)一步地，聚合物選自聚乙炔、聚吡咯和聚苯胺中的至少一種。

進(jìn)一步地，聚合物占磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.1-5％。

進(jìn)一步地，聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰材料的制備方法包括以下步驟：

(1)當(dāng)z＝0時(shí)，將鐵源、磷源、鋰源、碳源混勻，當(dāng)0＜z≤0.3時(shí)，將鐵源、磷源、鋰源、碳源和含M元素的物質(zhì)混勻，然后將得到的混合物質(zhì)干燥后在惰性或者還原氣氛中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)后得到磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料；高溫?zé)Y(jié)溫度為600-800℃；

(2)將磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料和聚合物在溶劑中混勻，干燥后得到聚合物復(fù)合磷酸鐵鋰材料。

M元素作為摻雜元素，在制備磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料時(shí)可根據(jù)需求添加。

進(jìn)一步地，在步驟(1)和(2)中，采用機(jī)械研磨的方法混勻各物質(zhì)。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，機(jī)械研磨時(shí)間為1-24h。