[發明專利]一種多元摻雜氟磷酸鹽正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210972703.5
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115663127A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 李偉;徐丹軍
• 申請（專利權）人: 陜西天焱能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/48;H01M10/0525
• 代理公司: 北京保識知識產權代理事務所(普通合伙) 11874
• 代理人: 張晶

本發明公開了一種多元摻雜氟磷酸鹽正極材料的制備方法，屬于電極材料技術領域，屬于電極材料技術領域，該制備方法包括如下步驟：S1、將磷酸氫銨、五氧化二釩和偏釩酸銨的混合物、石墨烯和葡萄糖混合，加水砂磨，得到漿料；S2、將漿料經噴霧干燥，高溫燒結，氣流粉碎，得到粉碎物料；S3、將粉碎物料、氟化鋰、四氧化三錳、碳酸鋰、納米碳管和無氧化二鈮混合，加水砂磨，經噴霧干燥，得到干粉；S4、將干粉與納米氧化鋁高速混合，高溫燒結，粉碎，得到多元摻雜氟磷酸鹽正極材料。該多元摻雜氟磷酸鹽正極材料具有的導電性能優異、加工性能良好、且點位高、能量密度高、循環以及倍率性能優異的特點。且制備工藝簡單，適合規模化的工業生產。

技術領域

本發明涉及電極材料合成技術領域，尤其涉及一種多元摻雜氟磷酸鹽正極材料的制備方法。

背景技術

隨著化石能源資源的短缺以及由其帶來的環境問題日益突出，可再生能源的開發利用已經成為人類的必然選擇。但是，可再生能源的隨機性與間歇性特征要求其必須經過儲能設備(例如儲能電池)后才能進入電網。鋰離子電池自1990年問世以來，不僅在便攜式電子產品中得到廣泛應用，而且在電動汽車和電力儲能系統中的應用也越來越受到重視。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，對電池性能和成本有著非常重要的影響，因此必須在保證正極材料壽命、成本和安全性的前提下顯著提高其導電性、加工性能、能量密度等。

目前市場化的鋰離子電池正極材料主要以磷酸鐵鋰為主，但是磷酸鐵鋰存在離子傳導率和電子電導率偏低、比能量不足等問題，成為制約磷酸鐵鋰電池大規模應用的關鍵因素。

近年來，橄欖石結構的磷酸錳鋰(LiMnPO4)材料因具有放電電壓高、功率密度大等優點作為鋰電池正極材料已得到了廣泛的研究。但 LiMnPO₄電導率較低，且錳元素在電解液中易分解等。需對其進行改進，包括：(1)減低材料顆粒大小，如合成納米級的材料；(2)對材料進行改性，摻雜其他導電性好的金屬元素或者粉末、對材料進行碳包覆等。

研究表明摻氟是一種有效的改進方法，例如中國專利 CN104934600A公開了一種多元復合磷酸鹽納米正極材料及其制備方法，該多元復合磷酸鹽納米正極材料的結構式為： Li_1.01Mn_xFe_0.98-xCo_0.01Ni_0.01PO₄F_0.01/C，其中，0≤x≤0.98。通過在兩個不同反應階段加入氟化劑，提高了摻氟效率，提高了材料的循環性能。但上述多元復合磷酸鹽納米正極材料存在結構導電性差，加工性能不好，且點位低、能量密度低等缺陷。

發明內容

針對現有技術存在的技術問題，本發明提出了一種多元摻雜氟磷酸鹽正極材料的制備方法。該制備方法得到的多元摻雜氟磷酸鹽正極材料具有結構導電性優異、加工性能好、且點位高、能量密度高、循環性能優異等特點。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種多元摻雜氟磷酸鹽正極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將磷酸氫銨、五氧化二釩和偏釩酸銨的混合物、石墨烯和葡萄糖混合，然后加入去離子水，在臥式砂磨機中砂磨3～6h，得到漿料；

S2、將步驟S1得到的漿料采用氣流噴霧干燥機進行噴霧干燥，然后將得到的干燥顆粒在氮氣氣氛保護下，升溫至720～780℃，恒溫燒結6～9h，之后將得到的燒結產物氣流粉碎，得到粉碎物料；

S3、將步驟S2得到的粉碎物料、氟化鋰、四氧化三錳、碳酸鋰、納米碳管和無氧化二鈮混合均勻，再加入去離子水，砂磨3～6h，得到混合物料，然后將得到的混合物料噴霧干燥，得到干粉；