[發明專利]長循環壽命磷酸鐵鋰復合材料、正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110204239.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112993227A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王瑛
• 申請（專利權）人: 雅安鋰盛新能企業管理中心（有限合伙）
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;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

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，尤其涉及一種長循環壽命磷酸鐵鋰復合材料、正極材料及其制備方法。本發明的長循環壽命磷酸鐵鋰復合材料包括內核以及包覆在所述內核外表面的包覆層，所述內核包括富磷型磷酸鐵鋰，所述包覆層包括碳和富鐵型磷酸鐵鋰；通過上述方式，在內核表面增加富鐵相，由于富鐵相腐蝕電位低于富磷相腐蝕電位，包覆層的富鐵型磷酸鐵鋰有利于抑制內核的富磷型磷酸鐵鋰的分解，從而減少了內核的富磷型磷酸鐵鋰分解，降低了鐵溶出，提升了磷酸鐵鋰復合材料的循環性能。

【技術領域】

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，尤其涉及一種長循環壽命磷酸鐵鋰復合材料、正極材料及其制備方法。

【背景技術】

磷酸鐵鋰材料因其資源豐富、環境友善、成本低廉和安全可靠，在汽車動力電池、大型儲能電站、助理車上的應用比例越來越大。汽車類和大型儲能電站類鋰電池一般需要滿足至少1500次以上的循環壽命。隨著汽車進一步提出的10年百萬公里的循環要求，單單負極去改善循環已經滿足不了要求，需要正極磷酸鐵鋰也要做相應的改善。

現有技術中的磷酸鐵鋰材料循環壽命的三個主要因素為：第一，鐵溶出，尤其是高溫環境下，不僅造成材料結構的破壞，還會在負極表面析出造成電池微短路甚至引發安全問題；第二，脫嵌鋰體積變化造成的結構破壞，尤其對于高壓實材料這種含有微米級顆粒的磷酸鐵鋰，其脫嵌鋰體積變化較大，內部應力變化造成顆粒表面微裂紋和包覆層的損壞，造成導電網絡的破壞和SEI膜的增厚；第三，正極表面也會有一層SEI膜，系材料表面和電解液的副反應造成，一般其隨著溫度的升高逐漸加后，增加正極阻抗和容量發揮。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種長循環壽命磷酸鐵鋰復合材料、正極材料及其制備方法，以解決現有技術中磷酸鐵鋰材料鐵溶出導致循環性能較差的技術問題。

本發明的技術方案如下：提供一種長循環壽命磷酸鐵鋰復合材料，包括內核以及包覆在所述內核外表面的包覆層，所述內核包括富磷型磷酸鐵鋰，所述富磷型磷酸鐵鋰的組分為LiFe_αPO₄，其中，0.955≤α≤0.985；所述包覆層包括碳和富鐵型磷酸鐵鋰，所述富鐵型磷酸鐵鋰的組分為LiFe_βPO₄，其中，0.985≤β≤1.02。

優選地，所述富磷型磷酸鐵鋰、所述富鐵型磷酸鐵鋰和所述碳的質量比為(96～97.8)：(1～2)：(1.2～2)。

優選地，所述富磷型磷酸鐵鋰為摻雜型磷酸鐵鋰，所述富磷型磷酸鐵鋰的組分為LiFe_αM_γ1PO₄，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≤γ1≤0.2；

和/或，所述富鐵型磷酸鐵鋰為摻雜型磷酸鐵鋰，所述富鐵型磷酸鐵鋰的組分為LiFe_βM_γ2PO₄，其中，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≤γ2≤0.2。

本發明的另一技術方案如下：提供一種長循環壽命磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，包括：

S1，在第一溶劑中加入第一鋰源、第一鐵源以及第一磷源進行混合，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，在惰性氣體氣氛下，將所述第一粉末進行焙燒，得到富磷型磷酸鐵鋰；

S5，在第二溶劑中加入所述富磷型磷酸鐵鋰、第二鋰源、第二鐵源、第二磷源以及第二碳源進行混合，得到第二混合物；

S6，利用研磨機將所述第二混合物進行研磨，得到第二漿料；