[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電高分子包覆磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110326341.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113066969A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苑永
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市鵬冠新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 張倩

本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電高分子包覆磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法，步驟如下：將鋰、錳、鐵、磷及碳源按比例混合、研磨、噴霧干燥后，得到前驅(qū)體；前驅(qū)體在氮?dú)鈿夥障赂邷責(zé)Y(jié)，得到少碳的磷酸錳鐵鋰/碳正極材料；將苯胺溶于鹽酸溶液后加入到容器中，再加入磷酸錳鐵鋰/碳正極材料充分?jǐn)嚢瑁煌瑫r將過硫酸銨溶于鹽酸溶液中充分?jǐn)嚢瑁粚⒍趸i加入到容器中，1～10℃下反應(yīng)得到反應(yīng)液；再將過硫酸銨溶液滴加到容器中，冰浴條件下攪拌、靜置一段時間，獲得LiMn_xFe_1?xPO₄/C/聚苯胺溶液；將LiMn_xFe_1?xPO₄/C/聚苯胺溶液抽濾、洗滌，得到的沉淀物烘箱中干燥，得到LiMn_xFe_1?xPO₄/C/聚苯胺復(fù)合材料。本發(fā)明有效提高了材料的電導(dǎo)率，提高了正極材料電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種導(dǎo)電高分子包覆磷酸錳鐵鋰正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

在鋰離子電池正極材料中，磷酸錳鋰材料具有比容量高(171mAh/g)、工作電壓高(4.1V vs.Li/Li⁺)、環(huán)境污染小以及熱穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)。但由于磷酸錳鋰材料較低的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率，導(dǎo)致了相應(yīng)的鋰離子電池較低的容量和較差的倍率性能。因此，需要對磷酸錳鋰材料進(jìn)行改性來發(fā)揮它的內(nèi)在潛力。目前，對于磷酸錳鋰的改性主要有：碳包覆，離子摻雜以及材料納米化三種方法。

例如，中國專利公開號CN103515599A公開了一種磷酸錳鋰和碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，該方法是將磷酸滴入氫氧化鋰溶液，制得磷酸鋰，再將錳鹽、鐵鹽加入磷酸鋰分散液中攪拌，得到前驅(qū)體溶液，然后進(jìn)行熱合反應(yīng)，得到磷酸錳鋰或摻鐵磷酸錳鋰，將其與硝酸鈷(沉積催化劑)加入去離子水混合，再滴入氫氧化鈉溶液，沉淀物經(jīng)洗滌、抽濾、研磨、煅燒、還原、生長得到磷酸錳鋰和碳納米管納米復(fù)合材料或摻鐵磷酸錳鋰和碳納米管納米復(fù)合材料。該發(fā)明所制得的復(fù)合材料，碳納米管在磷酸錳鋰上生長均勻，石墨化程度高，過程簡單，改善了磷酸錳鋰或摻鐵磷酸電子導(dǎo)電率低的缺點(diǎn)，提高了其充放電性能，應(yīng)用前景廣闊。中國專利公開號CN107428535A公開了一種通過在電子傳導(dǎo)性和離子傳導(dǎo)性低的磷酸錳鋰中控制晶粒尺寸和一次顆粒的結(jié)晶方向，能夠?qū)崿F(xiàn)高容量化的方法。該發(fā)明提供的正極活性物質(zhì)，能夠提供高容量、高輸出的鋰離子二次電池。中國專利公開號CN111933915A公開了一種磷酸錳鐵鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用，該磷酸錳鐵鋰正極材料的化學(xué)通式為Li_xM_yMn_zFe_1-zPO₄/C，其中，M為摻雜元素，0.99≤x≤1.07，0≤y≤0.05，0.6≤z≤0.8；該發(fā)明提供的磷酸錳鐵鋰正極材料主要用于制備鋰離子電池，采用非化學(xué)計量比對材料進(jìn)行少量摻雜，在設(shè)計上不用占位，并且，該正極材料不僅可對晶格參數(shù)有修飾作用，還可對本征材料有一定的包覆改性作用。通過上述雙重作用可實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率大幅改善，即而達(dá)到提高材料電導(dǎo)率的目的，從而提高材料的放電容量和倍率性能。以上專利均對磷酸錳鐵鋰材料的性能進(jìn)行了一定程度上的提高，但材料的電導(dǎo)率仍處在一個較低的狀態(tài)。

其中，碳包覆技術(shù)是通過在材料表面形成一層無定形碳來提高材料的電子傳導(dǎo)，從而提高材料的庫倫效率和材料的容量。但是傳統(tǒng)碳包覆方法大多是通過碳裂解形成的包覆層，存在包覆不均勻等問題。而通過聚合合成導(dǎo)電高分子材料對磷酸錳鐵鋰進(jìn)行包覆可以有效的解決這一問題。張瑞濤，聚苯胺的制備以及在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用，哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2018年.通過吸附雙氧化劑法制備出不同狀態(tài)的聚苯胺，并將其與磷酸鐵鋰材料進(jìn)行復(fù)合，一定程度的提高了磷酸鐵鋰材料的倍率性能和電導(dǎo)率；韓濤，聚苯胺/活性炭復(fù)合材料與改性磷酸鐵鋰的制備及應(yīng)用，哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2019年.通過吸附雙氧化法在磷酸鐵鋰表面原位生成聚苯胺，得到LiFePO₄/聚苯胺復(fù)合材料，有效的提高了材料的比容量和電導(dǎo)率。但兩者所合成材料在聚合過程中均對磷酸鐵鋰材料有一定損害，使得正極材料電化學(xué)性能有所下降。

發(fā)明內(nèi)容