锂电池正极添加剂材料、制备方法和应用技术

本申请公开了锂电池正极添加剂材料、制备方法和应用，其中制备方法包括将包括多孔模板和铁源的原料混合物进行复合制备得到前驱体复合物，以使所述铁源负载于所述多孔模板；并将所述前驱体复合物与锂源混合后进行第一次烧结。本申请利用多孔模板具有较高反应活性、较大比表面积、稳定性好以及经济成本低的优点，利用多孔模板合成具有多孔结构的前驱体复合物和锂电池正极添加剂材料，且得到的锂电池正极添加剂材料粒度分布较均匀，颗粒较小，这有利于材料电性能的发挥，能够提高正极添加剂材料的均匀性、稳定性和容量。稳定性和容量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂电池正极添加剂材料、制备方法和应用


[0001]本申请涉及锂离子电池材料
，具体而言，涉及锂电池正极添加剂材料、制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池目前市场需求巨大，在发展过程中，对于能量密度的要求越来越高。锂离子电池在首次充放电时正极材料的部分锂离子会损失在负极材料中，形式SEI膜，造成锂缺失，从而影响了锂离子电池的容量发挥，为解决此问题，在正极材料中添加部分富锂物质。Li5FeO4含锂量高，是解决该问题较理想的物质，但目前合成的Li5FeO4仍存在一些问题，例如合成的材料均匀性差，容量较低，稳定性较差等问题。
[0003]鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供锂电池正极添加剂材料、制备方法和应用。
[0005]本申请是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请提供一种锂电池正极添加剂材料的制备方法，包括：将包括多孔模板和铁源的原料混合物进行复合制备得到前驱体复合物，以使所述铁源负载于所述多孔模板；并将所述前驱体复合物与锂源混合后进行第一次烧结。
[0007]在可选的实施方式中，所述多孔模板的粒径为微米级，所述铁源的粒径为纳米级。
[0008]在可选的实施方式中，所述多孔模板为层状多孔结构。
[0009]在可选的实施方式中，所述多孔模板为层状多孔式磷酸铁、层状多孔式磷酸锰、层状多孔式磷酸钴、层状多孔式磷酸钛和层状多孔式四氧化三钴中的至少一种。
[0010]在可选的实施方式中，所述多孔模板Dv50为3μm
‑
8μm，比表面积为20m2/g
‑
40m2/g。
[0011]在可选的实施方式中，所述铁源为氧化铁、四氧化三铁和氢氧化铁中的至少一种。
[0012]在可选的实施方式中，所述铁源Dv50为100nm
‑
500nm。
[0013]在可选的实施方式中，所述多孔模板和铁源质量比为5
‑
10:80
‑
85。
[0014]在可选的实施方式中，所述原料中还包括导电态物质。
[0015]在可选的实施方式中，所述导电态物质为石墨粉、碳纳米管、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺中的至少一种。
[0016]在可选的实施方式中，所述导电态物质在原料中的质量分数为5
‑
15％。
[0017]在可选的实施方式中，所述导电态物质的粒径为纳米级。
[0018]在可选的实施方式中，所述前驱体复合物通过将原料和水混合后进行高压复合和固液分离得到。
[0019]在可选的实施方式中，所述复合温度为60℃
‑
150℃，复合压力为0.5MPa
‑
3MPa，复合时间为1
‑
3h。
[0020]在可选的实施方式中，所述原料和水的质量比为2:7
‑
9。
[0021]在可选的实施方式中，所述固液分离后对固相进行干燥至水含量低于0.3wt％。
[0022]在可选的实施方式中，所述原料和水高速混合后进行高压复合。
[0023]在可选的实施方式中，所述高速混合的转速为500rpm
‑
1500rpm，所述高速混合的时间为20min
‑
60min。
[0024]在可选的实施方式中，所述锂源为单水氢氧化锂、无水氢氧化锂和氧化锂中的至少一种。
[0025]在可选的实施方式中，所述锂源中锂元素与所述铁源中的铁元素的摩尔比为5.0
‑
6.0：1。
[0026]在可选的实施方式中，所述锂源中锂元素与所述铁源中的铁元素的摩尔比为5.2
‑
5.4：1。
[0027]在可选的实施方式中，所述前驱体复合物与锂源混合步骤转速为500rpm
‑
1500rpm，混合时间为20min
‑
60min。
[0028]在可选的实施方式中，所述第一次烧结温度为500℃
‑
800℃。
[0029]在可选的实施方式中，所述第一次烧结温度为600℃
‑
700℃。
[0030]在可选的实施方式中，所述第一次烧结时间为10h
‑
30h。
[0031]在可选的实施方式中，所述第一次烧结时间为15h
‑
25h。
[0032]在可选的实施方式中，所述第一次烧结气氛的O2含量低于200ppm。
[0033]在可选的实施方式中，对第一次烧结得到的产物进行粉碎，所述粉碎后材料Dv50为3.5μm
‑
9μm。
[0034]在可选的实施方式中，所述粉碎后材料Dv50为4.5μm
‑
6.5μm。
[0035]在可选的实施方式中，还包括包覆步骤：将所述粉碎后的材料与包覆层物质进行混合和第二次烧结，得到包覆的锂电池正极添加剂材料。
[0036]在可选的实施方式中，所述包覆层物质为沥青粉、氧化钛、氧化硼和氧化铝中的至少一种。
[0037]在可选的实施方式中，所述包覆层物质的添加量为粉碎后材料质量的1％
‑
5％。
[0038]在可选的实施方式中，所述第二次烧结的烧结温度为250℃
‑
600℃，烧结时间为6h
‑
16h。
[0039]在可选的实施方式中，包覆步骤中所述混合转速为500rpm
‑
1500rpm，混合时间为20min
‑
60min。
[0040]第二方面，本申请提供一种前述实施方式任意一项所述制备方法得到的锂电池正极添加剂材料。
[0041]第三方面，本申请提供一种电极，包括前述实施方式任意一项所述的锂电池正极添加剂材料。
[0042]第四方面，本申请提供一种锂电池，包括前述实施方式任意一项所述的锂电池正极添加剂材料。
[0043]本申请具有以下有益效果：
[0044]本申请利用多孔模板具有较大比表面积，从而有利于铁源均匀分布在多孔模板的优点，以多孔模板作为载体合成具有多孔结构的前驱体复合物和锂电池正极添加剂材料，得到的锂电池正极添加剂材料粒度分布较均匀，颗粒较小，有利于材料电性能的发挥，从而
提高了正极添加剂材料的均匀性、稳定性以及容量。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0046]图1为本申请实施例1所用的磷酸铁的SEM图；
[0047]图2为实施例1合成的包覆型Li5FeO4的SEM图；
[0048]图3为实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，包括：将包括多孔模板和铁源的原料混合物进行复合制备得到前驱体复合物，以使所述铁源负载于所述多孔模板；并将所述前驱体复合物与锂源混合后进行第一次烧结。2.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述多孔模板的粒径为微米级，所述铁源的粒径为纳米级。3.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述多孔模板为层状多孔式结构。4.根据权利要求1任意一项所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述多孔模板为层状多孔式磷酸铁、层状多孔式磷酸锰、层状多孔式磷酸钴、层状多孔式磷酸钛和层状多孔式四氧化三钴中的至少一种。5.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述多孔模板Dv50为3μm
‑
8μm，比表面积为20m2/g
‑
40m2/g。6.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述铁源为氧化铁、四氧化三铁和氢氧化铁中的至少一种。7.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述铁源Dv50为100nm
‑
500nm。8.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述多孔模板和铁源质量比为5
‑
10:80
‑
85。9.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述原料中还包括导电态物质。10.根据权利要求9所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述导电态物质为石墨粉、碳纳米管、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺中的至少一种。11.根据权利要求9所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述导电态物质在原料中的质量分数为5
‑
15％。12.根据权利要求9所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述导电态物质的粒径为纳米级。13.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体复合物通过将原料和水混合后进行高压复合和固液分离得到。14.根据权利要求13所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述复合温度为60℃
‑
150℃，复合压力为0.5MPa
‑
3MPa，复合时间为1
‑
3h。15.根据权利要求13所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述原料和水的质量比为2:7
‑
9。16.根据权利要求13所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述固液分离后对固相进行干燥至水含量低于0.3wt％。17.根据权利要求13所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述原料和水高速混合后进行高压复合。18.根据权利要求17所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述高速混合的转速为500rpm
‑
1500rpm，所述高速混合的时间为20min
‑
60min。19.根据权利要求1所述的锂电池正极添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述锂源
为单水氢氧化锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雀乐，李长东，阮丁山，刘伟健，缪建麟，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：