[發明專利]改性磷酸鹽系正極材料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202310601308.0
• 申請日: 2023-05-25
• 公開（公告）號: CN116613290A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 徐榮益;楊藝;孔令涌;李意能
• 申請（專利權）人: 曲靖市德方納米科技有限公司;佛山市德方納米科技有限公司;深圳市德方納米科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M10/0525;C01B25/45
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 崔熠

1.一種改性磷酸鹽系正極材料，其特征在于，包括含鈦錳的磷酸鹽系顆粒和碳材料，所述磷酸鹽系顆粒的化學式為LiFe_1-x-yMn_xTi_yPO₄，0.5≤x≤0.8，0y≤0.2，所述碳材料選自碳納米管和石墨烯中的至少一種，且所述碳材料穿插于所述磷酸鹽系顆粒間隙中。

2.根據權利要求1所述的改性磷酸鹽系正極材料，其特征在于，所述磷酸鹽系顆粒表面具有由碳源形成的碳包覆層，一部分所述碳材料包覆于所述碳包覆層上，一部分所述碳材料穿插于所述磷酸鹽系顆粒間隙中；

優選地，在所述正極材料中，所述碳源含量為18％-28％；

優選地，在所述正極材料中，所述碳材料的含量為0.1％-0.5％。

3.一種改性磷酸鹽系正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

前驅體制備：將鋰源、鐵源、錳源、磷源、鈦源和碳源混合溶解，加入碳材料，進行水熱反應獲得前驅體；其中，所述碳材料選自碳納米管和石墨烯中的至少一種；

燒結：將所述前驅體進行升溫燒結后降至室溫，得到燒結物；

破碎：將所述燒結物進行粉碎、分篩處理，得到改性的CNT/RGO-LiFe_1-x-yMn_xTi_yPO₄正極材料。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述前驅體制備的步驟中，鋰源、鐵源、錳源、鈦源、磷源的摩爾比為：(1～1.3)：(0～0.4)：(0.5～0.8)：(0～0.2)：(1～1.3)；

和/或，在所述正極材料中，所述碳源含量為18％-28％；

和/或，在所述正極材料中，所述碳材料的含量為0.1％-0.5％。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體制備的步驟包括：

將所述鋰源、所述鐵源、所述錳源、所述磷源、所述鈦源與溶劑混合溶解；

加入所述碳源溶解后，再加入所述碳材料，超聲處理得到分散液；

將所述分散液進行水熱反應，得到所述前驅體；

優選地，所述溶劑為水和無機酸的混合液；

更優選地，所述無機酸為硝酸。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鋰源選自磷酸鋰、碳酸鋰和氫氧化鋰中的至少一種；

優選地，所述鐵源選自硝酸鐵、磷酸鐵和草酸鐵中的至少一種；

優選地，所述錳源選自硝酸錳、碳酸錳和草酸亞錳中的至少一種；

優選地，所述磷源選自磷酸和磷酸銨鹽中的至少一種；

優選地，所述鈦源為鈦酸四丁酯和鈦酸四乙酯中的至少一種；

優選地，所述碳源選自葡萄糖、蔗糖和聚乙二醇中的至少一種。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述燒結的條件為：在燒結溫度為600℃-800℃下燒結4h-6h；

優選地，所述燒結的步驟包括：將所述前驅體置于燒結爐中，通入惰性氣體，以4℃/min-6℃/min的升溫速率升溫至燒結溫度后，保溫4h-6h，冷卻至室溫得到燒結物。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述燒結物進行粉碎、分篩處理后，得到所述改性磷酸鹽系正極材料的D50為0.5-1.5μm。

9.一種正極極片，其特征在于，包括權利要求1-2中任一項所述的改性磷酸鹽系正極材料或根據權利要求3-8中任一項所述制備方法制備得到的改性磷酸鹽系正極材料。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求9所述的正極極片。