一种磷酸铁锂正极材料、制备方法与锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂正极材料、制备方法与锂离子电池，该磷酸铁锂正极材料为具有纳米片状结构的碳包覆的磷酸铁锂LiFePO4/C正极材料；碳包覆的磷酸铁锂正极材料中磷酸铁锂具有中空球体结构；该制备方法包括如下步骤：纳米磷酸锂的制备和碳包覆的中空磷酸铁锂材料的制备。本发明专利技术通过将亚铁离子沉积在磷酸锂颗粒的表面，在高温高压下离子迁移反应制备得到具有纳米片状结构的碳包覆的中空磷酸铁锂材料；其中空结构不仅可以容纳更多的电解液增加材料电化学寿命，还可以提高材料的振实密度；此外，通过有机物单体引发自聚合对磷酸铁锂颗粒直接包覆形成的均质碳包覆层具有良好的电子导电率和离子导电率。的电子导电率和离子导电率。的电子导电率和离子导电率。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂正极材料、制备方法与锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料、制备方法与锂离子电池。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂材料由于其高工作电压(3.4V)、高安全性及低成本等优势，而被广泛应用在新能源市场领域。但磷酸铁锂材料固有的低电子导电率(10
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S/cm)和离子导电率(1.8x10
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cm2/S)导致其使用过程中极化加剧、阻抗增大、容量衰减，表现为低温和倍率性能不足、循环寿命出现跳水。
[0003]为了解决上述的不足，进一步推广磷酸铁锂正极材料的使用领域，研究者们主要从材料的体相掺杂、表面包覆和形貌尺寸调控等方面入手，不断提高材料的动力学性能和电化学性能，旨在提高电池的低温、倍率和循环寿命。目前主流的工艺路线包括德方纳米的液相硝酸铁工艺、湖南裕能的钠法磷酸铁工艺、湖北万润的铵法磷酸铁工艺、江西升华的草酸亚铁工艺、重庆特瑞的铁红工艺及德阳威旭的水热工艺等，但上述工艺路线均受限于当前市场锂源的价格压力，改用次级锂源将严重影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料为具有纳米片状结构的碳包覆的磷酸铁锂LiFePO4/C正极材料；所述碳包覆的磷酸铁锂正极材料中，磷酸铁锂具有中空球体结构。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述碳包覆的磷酸铁锂是通过有机物单体自聚合包覆在磷酸铁锂表面的；所述纳米片的厚度为20～50nm；所述中空球体结构的球体直径为0.5～2μm。3.一种根据权利要求1或2所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，采用液相法进行制备，所述制备方法包括如下步骤：(1)液相法制备纳米磷酸锂将锂源、磷源A和表面活性剂溶于水中，搅拌使其溶解，调控溶液体系pH值，得到的反应体系标记为体系A；(2)碳包覆的中空磷酸铁锂材料的制备S1：将铁源和磷源B溶于水中在室温下充分搅拌，调节体系pH值，所得溶液命名为溶液B；S2：将溶液B添加至体系A中，加入有机物单体，恒温反应得到固相前驱体；S3：将固相前驱体烧结，得到碳包覆的中空磷酸铁锂材料。4.根据权利要求3所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的S2步骤中，将溶液B添加至体系A中，加入占铁源质量5～20％的有机物单体，调节体系pH后在120～200℃下恒温反应，冷却至室温后过滤、清洗、干燥，得到固相前驱体；和/或，所述步骤(2)的S3步骤中，将固相前驱体置于惰性保护气氛下，加热至500～800℃恒温烧结，冷却至室温后进行粉碎得到碳包覆的中空磷酸铁锂材料。5.根据权利要求3或4所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述锂源包括氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、草酸锂和氯化锂中的任意一种或多种；和/或，所述磷源A包括磷酸、磷酸一铵、磷酸二铵和磷酸二氢锂中的任意一种或多种；和/或，所述表面活性剂包括PVP、SDS、CTAB、PEG中的任意一种或多种；和/或，所述步骤(2)的S1步骤中，所述铁源包括硫酸亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙，王万胜，叶建，王璨，常展鹏，王小静，
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：