[發明專利]一種低溫啟動型磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111092521.0
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113830747B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 溫圣耀;李詠軍;石忠洋;劉范芬;趙平
• 申請（專利權）人: 湖北億緯動力有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;C01B25/45;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;C08G73/06;C08G73/02;C08G61/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供一種低溫啟動型磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：(1)混合鐵源、鋰源、磷源、碳源與錳鹽溶液，干燥后得到第一粉料；(2)混合磷化亞鐵與步驟(1)所得第一粉料，納米化后得到第二粉料；(3)焙燒步驟(2)所得第二粉料，得到第三粉料；(4)混合導電單體、堿鹽溶液與步驟(3)所得第三粉料，反應后固液分離，得到磷酸鐵鋰正極材料。本發明提供的制備方法改善了磷酸鐵鋰電池低溫性能和倍率性能，提升了其安全性和穩定性，降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種磷酸鐵鋰正極材料，尤其涉及一種低溫啟動型磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰電池技術地位突出，鋰電混動技術更是成為了主流技術之一。鋰電混動常用到48V的鋰離子電池，在三元電池的安全性有待提升、成本有待降低的情況下，磷酸鐵鋰電池無疑成為了更好的選擇。

目前車載啟動系統的電池按材料體系大致分為三類，分別是鉛酸電池、三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池。鉛酸電池由于其低成本優勢，仍存在較大的應用空間；三元鋰離子電池由于其高電壓，較高能量密度，亦有較為廣泛的應用。然而，鑒于鉛酸電池的短壽命缺陷，三元鋰離子電池的安全缺陷等問題難以得到及時且有效的解決，各方面性能相對折中甚至更具優勢的磷酸鐵鋰電池，成為了本領域技術人員的研究熱點。

磷酸鐵鋰電池的性能受正極材料磷酸鐵鋰的影響較大，且磷酸鐵鋰電池在低溫時性能受限嚴重，尤其是超低溫(-30℃以下)的環境中。目前對磷酸鐵鋰電池性能的改善措施主要有：碳包覆、導電聚合物摻雜或包覆、金屬元素摻雜、其他元素摻雜以及納米化，然而單一的改善措施無法滿足嚴苛的低溫性能要求。

CN?107482186A公開了一種低溫高倍率動力鋰離子電池，使用錳酸鋰正極材料，可實現-40℃、5C的放電能力。雖然錳酸鋰材料低溫性能好，但是這種材料本身不穩定、高溫穩定性差、衰減快、循環性能差，無法滿足汽車配件長壽命的要求。

CN?108539134A公開了一種超低溫鋰離子電池及其制備方法，使用稀土金屬氧化物與鈷酸鋰的混合燒結物，可實現-60℃、0.2C的放電能力。然而鈷酸鋰和稀土金屬資源緊缺，成本較高，只能用于軍事等少數特殊領域，無法大規模生產使用。

CN?109244532A公開了一種可-40℃低溫充放電的鋰離子電池及其制備工藝，使用鎳鈷錳酸鋰正極材料，可實現-40℃、0.1C的充放電能力。然而三元材料本身的安全問題有待解決，尤其在啟動型電池需要反復大電流放電的情況下。

CN?107768667A公開了一種低溫循環磷酸鐵鋰動力電池及其制備方法，使用磷酸鐵鋰正極材料，可實現-30℃、0.5C的放電能力，且250圈循環后容量保持率為常溫的80％。雖然性能較為優異，但是仍無法滿足1C大倍率、500圈循環后容量保持80％以上的嚴苛要求。

由此可見，如何提供一種低溫啟動型磷酸鐵鋰正極材料，改善磷酸鐵鋰電池低溫性能和倍率性能的同時，提升其安全性和穩定性，降低生產成本，成為了目前本領域技術人員迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫啟動型磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法，所述制備方法改善了磷酸鐵鋰電池低溫性能和倍率性能，提升了其安全性和穩定性，降低了生產成本。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種低溫啟動型磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)混合鐵源、鋰源、磷源、碳源與錳鹽溶液，干燥后得到第一粉料；

(2)混合磷化亞鐵與步驟(1)所得第一粉料，納米化后得到第二粉料；

(3)焙燒步驟(2)所得第二粉料，得到第三粉料；