一种磷酸盐正极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种磷酸盐正极材料及其制备方法与应用，该磷酸盐正极材料为碳包覆的金属掺杂磷酸锰铁锂LiMn

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸盐正极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸盐正极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]磷酸锰铁锂与磷酸铁锂相比，其电压平台高达4.1V，显著高于磷酸铁锂的电压平台(3.4V)。因两者的理论比容量相同，故高电压平台可以提高对应电池的能量密度，即相同条件下其理论能量密度要比磷酸铁锂高出15％
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20％，与NCM523体系的三元电池能量水平相当，这意味着磷酸锰铁锂具有良好的成本优势，因此磷酸锰铁锂被视为磷酸铁锂材料的最佳升级品。此外，磷酸锰铁锂具有优异的低温性能，在
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20℃下其容量保持率能够达75％以上，而磷酸铁锂的容量保持率仅为60％
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70％。
[0003]磷酸铁锰锂正极的脱锂、嵌锂过程除了包含完整的固溶体行为外，还包括了物相的(小幅)改变。尤其在脱锂态过程中，三价锰的形成会严重扭曲金属氧八面体，这种扭曲会改变晶格参数(John
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Teller效应)，直接影响锂的嵌入和脱出能力，导致锰金属析出加剧影响材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸盐正极材料，其特征在于，所述磷酸盐正极材料为碳包覆的金属掺杂磷酸锰铁锂LiMn
x
Fe1‑
x
‑
y
M
y
PO4/C正极材料，锂、锰、铁、磷的摩尔比为Li:Mn:Fe:P＝0.8～1.1:x:1
‑
x
‑
y:0.8～1.1，其中，0.5<x<1，y为0.001～0.05；掺杂金属元素M包括元素镁、铝、锆和镍中的至少一种；所述磷酸盐正极材料具有仿生物结构，所述仿生物结构为海胆状三维结构的球体，所述球体由多条棒状结构的单晶构成。2.根据权利要求1所述的磷酸盐正极材料，其特征在于，所述磷酸盐正极材料中，按质量百分比计，包覆的碳在所述磷酸盐正极材料中的含量为0.8～1.8％；和/或，所述掺杂金属元素在所述磷酸盐正极材料中的含量为0.05～0.5％；和/或，所述球体的直径为4～8μm；所述球体由多条直径为20～30nm的棒状结构的单晶构成；多条所述棒状结构的单晶的一端指向所述球体的心部。3.一种根据权利要求1或2所述的磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)水热合成：将原料锰源、铁源、掺杂阳离子源和磷源加入到水性溶剂中，搅拌混合均匀，然后加入锂源继续搅拌后，将混合溶液在100～250℃温度下恒温反应，对反应液进行固液分离后，得到固相前驱体；其中，各原料按照原料中元素锂、锰、铁、磷和掺杂金属元素的摩尔比为Li:Mn:Fe:P:M＝0.8～1.1:x:1
‑
x
‑
y:0.8～1.1:y的方式加入，其中0.5<x<1，y为0.001～0.05；(2)碳包覆方法：将步骤(1)得到的前驱体和有机碳源添加到乙醇
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水混合液中进行研磨混合，干燥后得到混合物；将所述混合物在惰性气氛中烧结，冷却后粉碎得到碳包覆的金属掺杂磷酸锰铁锂正极材料。4.根据权利要求3所述的磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述锰源包括硫酸锰、碳酸锰、醋酸锰、磷酸锰、...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴继琰，钟振楠，王万胜，王小静，叶建，常展鹏，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：