[發明專利]鐵系正極補鋰材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210821839.6
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115295797B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 萬遠鑫;鐘澤欽;孔令涌;趙中可
• 申請（專利權）人: 深圳市德方創域新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/485;H01M4/36;H01M4/04;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 曹柳

1.一種鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述鐵系正極補鋰材料包含富鋰鐵系內核和包覆于所述富鋰鐵系內核表面的鈍化層，其中，所述鈍化層的材料包括LiFeO₂和Li_dMO_e，其中，d和e滿足d≥2e-5，所述M選自Al、Ni、Mn、Co、Ti、Zr、Si、V、Zn、Cr、Cu、P中的至少一種元素；

所述鐵系正極補鋰材料的制備步驟包括：

制備過氧化鋰；

按照分子式中Li_aFeO_b·cM_xO_y元素化學計量比，將鐵源、過氧化鋰和摻雜金屬源混合均勻后，得到前驅體，其中，所述分子式中的c為摩爾數，且4.5≤a≤5.5；a與b滿足公式a＝2b-3；1≤y/x≤2.5；所述M選自Al、Ni、Mn、Co、Ti、Zr、Si、V、Zn、Cr、Cu中的至少一種元素；

將所述前驅體進行半液相法燒結處理，得到富鋰鐵系內核；

將所述富鋰鐵系內核與無水有機溶劑進行混合，再緩慢加入有機金屬鹽，采用金屬離子萃取的方法制備鈍化層，得到鐵系正極補鋰材料。

2.根據權利要求1所述的鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述富鋰鐵系內核的結構通式為Li_aFeO_b·cM_xO_y，其中，所述結構通式中的c為摩爾數，且4.5≤a≤5.5；a與b滿足公式a＝2b-3；1≤y/x≤2.5；所述M選自Al、Ni、Mn、Co、Ti、Zr、Si、V、Zn、Cr、Cu中的至少一種元素。

3.根據權利要求1所述的鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述鈍化層中，所述LiFeO₂和所述Li_dMO_e均勻混合形成鈍化層結構；或，

所述鈍化層中，所述LiFeO₂形成第一鈍化層包覆于所述富鋰鐵系內核表面，所述Li_dMO_e形成第二鈍化層包覆于所述第一鈍化層表面。

4.根據權利要求1所述的鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述鐵系正極補鋰材料還包括：包覆于所述鈍化層表面的封裝層；其中，所述封裝層的材料包括導電材料。

5.根據權利要求4所述的鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述導電材料選自含有羥基的半成品碳層。

6.根據權利要求5所述的鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述半成品碳層的結構通式為C_fH_g(OH)_h；其中，0＜f＜6，0＜g＜3，0＜h＜4。

7.根據權利要求4所述的鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述富鋰鐵系內核的粒徑為2-30μm；和/或，

所述鈍化層的厚度為2-150nm；和/或，

所述封裝層的厚度為2-150nm。

8.根據權利要求1～7任一所述的鐵系正極補鋰材料，其特征在于，所述鐵系正極補鋰材料的吸水率為0～50ppm/s。

9.一種如權利要求1所述的鐵系正極補鋰材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

制備過氧化鋰；

按照分子式中Li_aFeO_b·cM_xO_y元素化學計量比，將鐵源、過氧化鋰和摻雜金屬源混合均勻后，得到前驅體，其中，所述分子式中的c為摩爾數，且4.5≤a≤5.5；a與b滿足公式a＝2b-3；1≤y/x≤2.5；所述M選自Al、Ni、Mn、Co、Ti、Zr、Si、V、Zn、Cr、Cu中的至少一種元素；

將所述前驅體進行半液相法燒結處理，得到富鋰鐵系內核；

將所述富鋰鐵系內核與無水有機溶劑進行混合，再緩慢加入有機金屬鹽，采用金屬離子萃取的方法制備鈍化層，得到鐵系正極補鋰材料。