[發明專利]一種具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料及加工工藝

在審

• 申請號: 202210024817.7
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114497565A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張正亮
• 申請（專利權）人: 中科鋰電新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/525;H01M4/505
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明涉及磷酸鐵錳鋰正極材料技術領域，具體是一種具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料，包括以下材料：磷源、鋰源、碳源一、碳源二、猛源和鐵源。一種具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料的加工工藝，包括以下步驟：S1：將碳源一、猛源和鐵源按照比例1：1.03：1.1混合放入球磨機中，加入溶劑和有機疏水改性劑進行球磨，得到為碳源一原位摻雜的磷酸鐵錳混合漿料。本發明的有益效果：兩種不同的碳源并且分兩步原位包覆制備得到了包覆型磷酸鐵錳鋰正極材料，該碳包覆方法包覆更均勻，導電性更優異，碳源C1由硫摻雜石墨烯和導電聚合物組成，碳源C2為氮、磷共摻雜碳材料，這兩類碳源的添加能夠有效抑制鐵、錳離子在電解液中的溶解。

技術領域

本發明涉及磷酸鐵錳鋰正極材料技術領域，具體是一種具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料及加工工藝。

背景技術

鋰離子電池因具有工作電壓高、比容量高、安全穩定、循環性能好和工作溫度范圍寬等優點，被廣泛應用。隨著新能源汽車的推廣，高性能鋰離子電池最有希望成為電動汽車的動力電源之一，正極材料是鋰電池的核心部分，其性能直接決定著鋰離子電池產品的性能指標，磷酸錳鋰和磷酸鐵鋰均是發展前景良好的鋰離子電池正極材料。

中國專利號CN113651304A提供一種有機碳包覆磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池電極材料的制備技術領域。用磷酸鐵、碳酸鋰，檸檬酸、葡萄糖、瀝青中的一種或兩種混合作為碳源，酒精作為溶劑，在高速球磨罐中進行球磨混合，在對混合溶液烘干，高溫燒結得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。

但是具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料及加工工藝，由于制作過程中包覆的方法較差，導致在大電流充放電時倍率性能低、循環穩定性差、磷酸錳鋰電壓高、能量密度高、但是導電性較差、具有吸濕性，不能滿足使用的需求，不利于廣泛的推廣和普及。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料及加工工藝，以解決上述背景技術中提出的包覆的方法較差，導致在大電流充放電時倍率性能低、循環穩定性差、導電性很差、具有吸濕性問題。

本發明的技術方案是：一種具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料，包括以下材料：磷源、鋰源、碳源一、碳源二、猛源和鐵源。

一種具有高容量型磷酸鐵錳鋰正極材料的加工工藝，包括以下步驟：

S1：將碳源一、猛源和鐵源按照比例1：1.03：1.1混合放入球磨機中，加入溶劑和有機疏水改性劑進行球磨，得到為碳源一原位摻雜的磷酸鐵錳混合漿料；

S2：將S1中的到的混合漿料與鋰源、氮殘摻雜含氧化物、碳源二混合混合在進行二次球磨；

S3：將混合漿料放入到干燥箱的內部進行初步干燥，并過目篩；

S4：將S2中得到的粉料放入到噴霧干燥設備中，進行噴霧干燥，得到前驅體噴霧料；

S5：將S4中得到的前驅體物料升溫進行煅燒，得到包覆型磷酸鐵錳鋰正極材料。

進一步地，所述碳源一由硫摻雜石墨烯和導電聚合物組成，且碳源二為氮、磷共摻雜碳材料，所述鋰源為磷酸二氫鋰、碳酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰和氫氧化鋰中的至少一種，且磷源為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨和磷酸中的至少一種，所述鐵源選自氫氧化亞鐵、氯化亞鐵、草酸亞鐵和硫酸亞鐵中的至少一種，且錳源選自氯化錳、碳酸錳、乙酸錳、硫酸錳和草酸錳中的至少一種。

進一步地，所述有機疏水改性劑選自PVDF和聚氧烯烴共聚物中的至少一種。

進一步地，所述S1中先將料液粗磨至D50≤1.2μm，再繼續細磨至D50為0.45-0.5 0μ。

進一步地，所述S1、S2中球磨的轉速為200-500r/min，且球磨的時間為3-25h，二次球磨細至D50為0.15-0.3μ。

進一步地，所述S3中初步干燥的時間為1-2.5h，干燥的溫度為15-100°C。