复合正极材料、其制备方法和包含该复合正极材料的锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种复合正极材料、其制备方法和包含该复合正极材料的锂离子电池。本发明专利技术的复合正极材料由金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂及包覆其表面的导电碳层构成，且金属离子M均匀分布在磷酸锰锂内部并占据Li位，M＝Na、K、Mg或Al中的任意一种或至少两种的组合。本发明专利技术的复合材料中金属离子掺杂减少了复合正极材料的颗粒尺寸，缩短Li

Composite positive electrode material, process for producing the same, and lithium ion battery comprising the composite positive electrode material

The invention provides a composite positive electrode material, a preparation method thereof and a lithium ion battery comprising the composite cathode material. Composite cathode material of the invention is composed of lithium manganese phosphate metal ion Li doped and coated on the surface of the conductive carbon layer, and the metal ion M evenly distributed in the internal lithium manganese phosphate and occupy Li site, M = one or a combination of at least two of the Na, K, Mg or any Al in the. In the composite material of the invention, the metal ion doping reduces the particle size of the composite cathode material and shortens the Li

【技术实现步骤摘要】
复合正极材料、其制备方法和包含该复合正极材料的锂离子电池
本专利技术属于电化学材料
，涉及一种复合正极材料、其制备方法和锂离子电池，尤其涉及一种由金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂及导电碳构成的复合正极材料、其制备方法和包含所述复合正极材料的锂离子电池。
技术介绍
从电动汽车列入国家863高科技发展计划，中国新能源汽车产业近十年来得到了快速的发展，但中国新能源汽车动力电池的发展一直存在方向性争议：锰酸锂、三元锂、磷酸铁锂之争始终没有平息。目前，使用安全问题是现阶段新能源汽车发展的关键要素之首。中国新能源汽车对发展，必须保证使用安全可靠、性能稳定和成本低廉的动力电池，其中，安全可靠是首位的，没有安全就不会有新能源汽车产业的未来。三元锂电的安全性问题频出，如果没有大的技术和工艺突破，仅在材料改性方面或提高极片压实密度来提升容量，会大幅度降低电池对循环性能。特斯拉采用三元锂电中最好对松下电池，以避免不了五周之内三次着火。如果中国新能源汽车动力电池的发展方向定位于发展三元锂电，不仅长期处于追赶日韩企业状态，而且因缺乏关键技术、工艺和设备，已陷入到了一个发展瓶颈。而磷酸铁锂电池在安全性和循环寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料由金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂及包覆在所述金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂的表面的导电碳层构成，所述金属离子为钠离子、钾离子、镁离子或铝离子中的任意一种或至少两种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料由金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂及包覆在所述金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂的表面的导电碳层构成，所述金属离子为钠离子、钾离子、镁离子或铝离子中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料的化学组成为Li1-xMxMnPO4/C，其中，M＝Na、K、Mg或Al中的任意一种或至少两种的组合，0<x<1；优选地，所述复合正极材料的形貌为类球状或球状中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述复合正极材料的尺寸在50nm-150nm；优选地，所述复合正极材料中，导电碳层的厚度为4nm-8nm。3.根据权利要求1或2所述的复合正极材料，其特征在于，以复合材料中的Li离子和金属离子的总摩尔质量为100％计，所述金属离子的摩尔质量百分含量为0.1mol.％-40mol.％；优选地，以所述复合材料的总质量为100％计，所述导电碳层的质量百分含量为1％-40％。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合正极材料，其特征在于，所述金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂的表面包覆的导电碳层为2层导电碳层；优选地，包覆在金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂的表面的两层导电碳层由内到外分别是由聚乙二醇和碳源经煅烧转化而来的导电碳层；优选地，所述碳源包括抗坏血酸、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、乙醇酸、琥珀酸、PVA、乙二醇中的任意一种或者至少两种的组合。5.如权利要求1-4任一项所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备金属离子Li位掺杂的磷酸锂，所述金属离子为钠离子、钾离子、镁离子或铝离子中的任意一种或至少两种的组合；(2)将硫酸锰和金属离子Li位掺杂的磷酸锂加入到聚乙二醇和水的混合溶液中，得到混合物料；(3)将混合物料转入反应釜中，再将盛放有混合物料的反应釜放入均相反应器中，在均相反应器旋转的条件下进行水热反应，得到金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂前驱体；(4)使用碳源对金属离子Li位掺杂的磷酸锰锂前驱体进行包碳处理，煅烧，得到复合正极材料。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的金属离子Li位掺杂的磷酸锂的形貌为类球形或球形中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述的金属离子Li位掺杂的磷酸锂的尺寸在100nm-500nm；优选地，步骤(1)所述制备金属离子Li位掺杂的磷酸锂的过程为：将磷酸溶液滴入到氢氧化锂和金属盐的混合溶液中，得到沉淀物，此沉淀物即为金属离子Li位掺杂的磷酸锂；其中，金属盐为钠盐、钾盐、镁盐或铝盐中的任意一种或至少两种的组合；优选地，制备金属离子Li位掺杂的磷酸锂的过程中，磷酸溶液的浓度为0.5mol/L-3.0mol/L；优选地，制备金属离子Li位掺杂的磷酸锂的过程中，氢氧化锂和金属盐的混合溶液中的金属盐的浓度为0.1-2.0mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗绍华，张俊，包硕，李俊哲，黄红波，刘彩玲，翟玉春，郝爱民，王庆，王志远，张亚辉，刘延国，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北,13