[發明專利]核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202111679940.4
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114335480B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 陳巍;張科;褚春波;張耀
• 申請（專利權）人: 欣旺達電動汽車電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張美月

1.一種核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰的制備方法包括：

在第一溶劑的存在下，使鐵源化合物、過渡金屬化合物及單寧酸發生螯合反應，得到含有螯合物的產物體系，所述過渡金屬化合物中的過渡金屬離子的價態≥4；

使磷源化合物、鋰源化合物及所述螯合物進行水熱合成反應，得到單寧酸包覆過渡金屬離子摻雜磷酸鐵鋰前驅體；

在惰性氣氛下，使所述單寧酸包覆過渡金屬離子摻雜磷酸鐵鋰前驅體進行燒結，得到所述核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰；

其中，所述過渡金屬離子選自Ti⁴⁺、W⁶⁺、Ta⁵⁺、Nb⁵⁺、Zr⁴⁺、Mo⁶⁺和V⁵⁺組成的組中的一種或幾種，所述過渡金屬化合物為所述過渡金屬離子的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽、有機鹽組成的組中的一種或幾種；

所述螯合反應中，所述單寧酸、所述鐵源化合物中的鐵離子與所述過渡金屬離子的摩爾數之比為（0.1～3）：1：（0.001～0.02）；

所述鋰源化合物、所述鐵源化合物、所述過渡金屬化合物中過渡金屬離子及所述磷源化合物的摩爾數之比（1～4）：（0.9～1.5）：（0.001～0.02）：（0.6～1.5）；

所述水熱合成反應的溫度為120～240℃，所述燒結過程的燒結溫度為350～900℃。

2.根據權利要求1所述的核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述過渡金屬離子為Ti⁴⁺。

3.根據權利要求1所述的核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述水熱合成反應的反應時間為5～48?h，pH為5～8。

4.根據權利要求1或3所述的核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述燒結過程的保溫時間3～12h；

所述燒結過程中的升溫速率為2～10?℃·min^-1，燒結結束后的降溫速率為2～15?℃·min^-1。

5.根據權利要求4所述的核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述燒結過程中的升溫速率為5℃·min^-1，燒結結束后的降溫速率為10℃·min^-1。

6.根據權利要求1所述的核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于，所述鐵源化合物選自氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、磷酸鐵、乙酰丙酮氧鐵、三氟甲烷磺酸鐵、二茂鐵組成的組中的一種或多種；

所述磷源化合物選自磷酸和/或磷酸二氫銨；及

所述鋰源化合物選自碳酸鋰、氫氧化鋰、硫酸鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、三氟甲烷磺酸鋰和草酸鋰組成的組中的一種或多種。

7.一種核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰，其特征在于，所述核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰采用權利要求1至6中任一項所述的制備方法制得。

8.根據權利要求7所述的核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰，其特征在于，所述核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰采用LiFe_1-xM_xPO₄@C表示，其中x為0.001～0.02，M為價態≥4的過渡金屬離子。

9.一種鋰離子電池，包括正極材料，其特征在于，所述正極材料包括權利要求7-8任一項所述的核殼型碳包覆摻雜類磷酸鐵鋰。

10.一種電力驅動裝置，其特征在于，所述電力驅動裝置包括權利要求9所述的鋰離子電池。