配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，公开了配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用，该配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的通式为LiFePO4@Mn

【技术实现步骤摘要】
配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，相对成熟的锂电池正极材料主要含有过渡金属氧化物(锂钴)氧化物、锰酸锂、橄榄石型结构等)、氟和氯化合物。锂钴氧化物正极材料是最成功的商业模式，最初由索尼公司商业化。但其主要局限性是成本过高，同时热稳定性低，容易引起自燃，如某品牌手机和电动汽车的自燃和爆炸。锰酸锂毒性相对较低，价格低廉，但循环性能特别低，这也限制了锰酸锂的进一步商业化。由于较高的理论比容量和容量、金属氯化物和氟化物已被广泛研究。然而，金属氯化物和氟化物通常存在导电性差、体积膨胀和不必要的副反应等问题。
[0003]磷酸铁锂(LFP)，该材料为橄榄石结构，价格低廉，极为稳定，无毒而且环境友好，特别适合在动力锂电池的应用。但它的充放电效率不令人满意。鉴于其优异的性能，改性并提高磷酸铁锂的充放电率这是值得研究的。一般来说，单一改性试验往往受到条件的限制，改性效果不好，尤其是对于磷酸铁锂正极材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用，该配体包覆的掺杂型磷酸铁锂具备优异的结构的稳定性和电化学性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂，其通式为LiFePO4@Mn
‑
>T
‑
C/N，所述T为锌、镍、铜、铁、钴、锆、铝、镓、铬中的至少一种。
[0007]优选地，所述T为锌、镍、铜、钴、锆、镓中的至少一种。
[0008]优选地，所述Mn
‑
T
‑
C/N为Mn
‑
T负载在C/N上。所述C/N为微碳球导体。
[0009]优选地，所述配体包覆的掺杂型磷酸铁锂为LiFePO4@Mn
‑
Zn/Ga
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Cu/Co/Zr
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zn/Co
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Co/Cu
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zr/Cu
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zr/Cu/Co
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zn/Cu/Co
‑
C/N中的一种。
[0010]一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的制备方法，所述的制备方法用于制备上述包覆型磷酸铁锂。
[0011]具体的，一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将磷肥、铁源、调控剂混合，加热反应、固液分离、取固相进行第一次煅烧，得到磷酸铁；
[0013]将所述磷酸铁、锂源、碳源、微碳球导体混合搅拌，进行第二次煅烧，得到微碳球导体掺杂磷酸铁锂；
[0014]将所述微碳球导体掺杂磷酸铁锂、亚硫酸盐、液相配体混合搅拌，老化，交联，进行第三次煅烧、得到所述配体包覆的掺杂型磷酸铁锂；所述微碳球导体包括纳米碳球、1,6
‑
双(二甲氨基)己烷、锰源、T源、甲基丙烯酰胺、分散剂；所述T源包括锌、镍、铜、铁、钴、锆、铝、镓、铬的可溶性氯化盐、硝酸盐、硫酸盐中的至少一种。
[0015]优选地，所述磷肥中的P、铁源中的Fe、锂源中的Li、碳源中的C的摩尔比为1：(0.95
‑
1.10)：(0.95
‑
1.15)：(0.05
‑
0.30)。
[0016]优选地，所述磷肥为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸钾或亚磷酸钾中的至少一种。
[0017]进一步优选地，所述磷肥纯度达到电池级。
[0018]更优选地，所述磷肥中Ca≤50ppm，Mg≤50ppm，锌≤50ppm，钾≤100ppm，钠≤100ppm，F≤10ppm，S≤30ppm，Cl≤30ppm。
[0019]优选地，所述铁源为氯化铁、乙酸铁、硝酸铁、硫酸铁、氢氧化铁或草酸铁中的至少一种。
[0020]优选地，所述加热反应中还包括将反应体系的pH控制≤3.0。
[0021]优选地，所述调控剂为十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
[0022]优选地，所述调控剂加入量为磷肥、铁源总质量的0.001
‑
0.010。
[0023]优选地，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、氯化锂、甲酸锂、磷酸锂、草酸锂、硫酸锂、硝酸锂或溴化锂中的至少一种。
[0024]优选地，所述碳源为麦芽糖粉、玉米糖浆、蜂蜜、葡萄糖粉或淀粉中的至少一种。
[0025]优选地，所述第一次煅烧的气氛为N2、Ne、Ar或Kr中的一种。
[0026]优选地，所述第一次煅烧的温度为380
‑
950℃，第一次煅烧的时间为4
‑
20h。
[0027]优选地，所述微碳球导体加入量为磷酸铁和锂源总质量的0.001
‑
0.05。
[0028]优选地，所述微碳球导体的制备方法，包括以下具体步骤：(1)将纳米碳球、锰源、T源、甲基丙烯酰胺、分散剂均匀混合、搅拌、离心、过滤，干燥，得到复合负载型微碳球导体前体；(2)将复合负载型微碳球导体前体、1,6
‑
双(二甲氨基)己烷、分散剂均匀混合，热处理，得到微碳球导体。
[0029]进一步优选地，所述纳米碳球、锰源、T源、甲基丙烯酰胺、分散剂按固液比为(0.5
‑
5)g：(0.1
‑
1)g：(0.1
‑
1)g：(1
‑
5)ml：(5
‑
20)ml混合。
[0030]进一步优选地，所述热处理的温度为300
‑
800℃，时间为30
‑
120min。
[0031]优选地，所述锰源为氯化锰、硝酸锰、硫酸锰中的至少一种。
[0032]优选地，所述分散剂为甲醇、乙醇、乙二醇、甘油、聚乙烯醇、聚乙二醇、正丁醇、异丁醇、水中的至少一种。
[0033]优选地，所述老化的温度为95
‑
150℃，老化的时间为4
‑
12h。
[0034]优选地，所述第二次煅烧的气氛为N2、Ne、Ar或Kr中的一种。
[0035]优选地，所述第二次煅烧的温度为380
‑
950℃，第二次煅烧的时间为4
‑
20h。
[0036]优选地，所述亚硫酸盐为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂，其特征在于，所述配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的通式为LiFePO4@Mn
‑
T
‑
C/N，所述T为锌、镍、铜、铁、钴、锆、铝、镓、铬中的至少一种。2.根据权利要求1所述的配体包覆的掺杂型磷酸铁锂，其特征在于，所述T为锌、镍、铜、钴、锆、镓中的至少一种。3.根据权利要求1所述的配体包覆的掺杂型磷酸铁锂，其特征在于，所述Mn
‑
T
‑
C/N为Mn
‑
T负载在C/N上。4.根据权利要求1所述的配体包覆的掺杂型磷酸铁锂，其特征在于，所述配体包覆的掺杂型磷酸铁锂为LiFePO4@Mn
‑
Zn/Ga
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Cu/Co/Zr
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zn/Co
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Co/Cu
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zr/Cu
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zr/Cu/Co
‑
C/N、LiFePO4@Mn
‑
Zn/Cu/Co
‑
C/N中的一种。5.权利要求1
‑
4任一项所述的配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法用于制备上述包覆型磷酸铁锂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将磷肥、铁源、调控剂混合，加热反应、固液分离、取固相进行第一次煅烧，得到磷酸铁；将所述磷酸铁、锂源、碳源、微碳球导体混合搅拌，进行第二次煅烧，得到微碳球导体掺杂磷酸铁锂；...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟应声，余海军，谢英豪，李爱霞，李波，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：