[發明專利]改性磷酸鐵鋰復合材料、正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110204194.7
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113097455B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 王瑛
• 申請（專利權）人: 云南航開科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳國新南方知識產權代理有限公司 44374
• 代理人: 周純

1.一種改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料，其特征在于，由內核以及包覆在所述內核外表面的包覆層組成，所述內核由碳和磷酸鐵鋰組成，所述包覆層由碳和草酸鋰組成；所述內核中的碳、所述包覆層中的碳、所述包覆層中的草酸鋰以及所述內核的質量比為1.95～3：0.5～1.0：1.0～4：92～100；其中，所述改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料的制備步驟包括：S1，在第一溶劑中加入鋰源、鐵源、磷源以及第一碳源進行混合，得到第一混合物；S2，利用研磨機將所述第一混合物進行研磨，得到第一漿料；S3，將所述第一漿料進行噴霧干燥，得到第一粉末；S4，在保護性氣體氣氛下，將所述第一粉末進行焙燒，得到碳包覆的磷酸鐵鋰，其中，所述保護性氣體選自氬氣、氦氣、氮氣、二氧化碳中的一種或多種；S5，在第二溶劑中加入草酸鋰、所述碳包覆的磷酸鐵鋰以及第二碳源進行混合，得到第二混合物；S6，將所述第二混合物進行噴霧干燥，得到第二粉末；S7，在保護性氣體氣氛下，將所述第二粉末進行焙燒，得到改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料，其中，所述保護性氣體選自氬氣、氦氣、氮氣、二氧化碳中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料，其特征在于，所述內核為碳包覆的摻雜型磷酸鐵鋰，所述內核中的磷酸鐵鋰為摻雜型磷酸鐵鋰，所述內核的通式為LiFe_γM_1-γPO₄/C，其中，M為釩V、鈮Nb、鈦Ti、鎢W、鑭La、釔Y、鋯Zr或鎂Mg中的一種或多種，0.8≤γ＜1。

3.根據權利要求1所述的改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料，其特征在于，所述內核為碳包覆的摻雜型磷酸鐵鋰，所述內核中的磷酸鐵鋰為摻雜型磷酸鐵鋰，所述內核的通式為LiFe_αM_1-αPO₄/C，其中，M為錳Mn，0.2≤α＜1。

4.一種權利要求1至3任一項所述的改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括：S1，在第一溶劑中加入鋰源、鐵源、磷源以及第一碳源進行混合，得到第一混合物；S2，利用研磨機將所述第一混合物進行研磨，得到第一漿料；S3，將所述第一漿料進行噴霧干燥，得到第一粉末；S4，在保護性氣體氣氛下，將所述第一粉末進行焙燒，得到碳包覆的磷酸鐵鋰，其中，所述保護性氣體選自氬氣、氦氣、氮氣、二氧化碳中的一種或多種；S5，在第二溶劑中加入草酸鋰、所述碳包覆的磷酸鐵鋰以及第二碳源進行混合，得到第二混合物；S6，將所述第二混合物進行噴霧干燥，得到第二粉末；S7，在保護性氣體氣氛下，將所述第二粉末進行焙燒，得到改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料，其中，所述保護性氣體選自氬氣、氦氣、氮氣、二氧化碳中的一種或多種；其中，所述第一碳源中的碳元素焙燒后的殘余量與所述碳包覆的磷酸鐵鋰的質量之比為（1.95～3）：（92～100）；所述草酸鋰的質量與所述碳包覆的磷酸鐵鋰的質量之比為（1.0～4）：（92～100）；所述第二碳源中的碳元素焙燒后的殘余量與所述碳包覆的磷酸鐵鋰的質量之比為（0.5～1.0）：（92～100）。

5.根據權利要求4所述的改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述碳包覆的磷酸鐵鋰為碳包覆的摻雜型磷酸鐵鋰；步驟S1具體為：在第一溶劑中加入鋰源、鐵源、摻雜金屬源、磷源以及第一碳源進行混合，得到第一混合物，其中，所述鋰源中的鋰、所述鐵源中的鐵、所述摻雜金屬源中的摻雜金屬以及所述磷源中的磷的摩爾比為1：γ：（1-γ）：1，其中，0.8≤γ＜1，所述摻雜金屬為釩V、鈮Nb、鈦Ti、鎢W、鑭La、釔Y、鋯Zr或鎂Mg中的一種或多種。

6.根據權利要求4所述的改性磷酸鐵鋰鋰離子電池復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述碳包覆的磷酸鐵鋰為碳包覆的摻雜型磷酸鐵鋰；步驟S1具體為：在第一溶劑中加入鋰源、鐵源、摻雜金屬源、磷源以及第一碳源進行混合，得到第一混合物，其中，所述鋰源中的鋰、所述鐵源中的鐵、所述摻雜金屬源中的摻雜金屬以及所述磷源中的磷的摩爾比為1：α：（1-α）：1，其中，0.2≤α＜1，所述摻雜金屬源中的摻雜金屬為錳Mn。