富锂铁酸锂正极补锂材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种富锂铁酸锂正极补锂材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
富锂铁酸锂正极补锂材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及正极材料
，具体而言，涉及一种富锂铁酸锂正极补锂材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]补锂是一种预先在电极中储存锂离子来补偿电池首次容量损失的方法，可有效解决上述低首次库伦效率的问题，并提高电池的容量与循环稳定性
。
其中，富锂铁酸锂作为一种高容量的正极补锂添加剂被视为最有商业化前景的补锂材料之一
。
然而，富锂铁酸锂材料本征离子和电子电导率较低，且常用的高温固相烧结技术颗粒较大，严重影响其电子和离子传递效率，使得其极化较大，补锂容量难以发挥，无法满足高功率电池的补锂需求
。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种富锂铁酸锂正极补锂材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中富锂铁酸锂材料本征离子和电子电导率较低，且颗粒较大，严重影响其电子和离子传递效率，使得其极化较大，补锂容量难以发挥，无法满足高功率电池补锂需求的技术问题
。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种富锂铁酸锂正极补锂材料，该正极补锂材料包括富锂铁酸锂颗粒，该富锂铁酸锂颗粒的表面包覆有碳层，碳层呈裂纹状，且富锂铁酸锂颗粒具有氧空位，其中，富锂铁酸锂颗粒的平均粒径为1～5μ
m
，碳层的厚度为
200
～
500nm。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的另一个方面，提供了一种富锂铁酸锂正极补锂材料的制备方法，该制备方法包括：步骤
S1
，将铁源与锂源分散于有机溶剂中，加入富锂植物叶片，得到原料混合物；步骤
S2
，将原料混合物进行晶化，得到富锂复合材料前驱体；步骤
S3
，将富锂复合材料前驱体进行高温烧结，得到富锂铁酸锂
/
碳复合材料；步骤
S4
，将富锂铁酸锂
/
碳复合材料与金属锂混合进行球磨，得到富锂铁酸锂正极补锂材料
。
[0007]进一步地，步骤
S1
，富锂植物叶片选自红麻
、
白麻或野麻中的至少一种；优选富锂织物叶片为正方形，边长为
0.5
～
1.0cm。
[0008]进一步地，铁源选自氯化铁
、
硝酸铁
、
乙酸铁中的至少一种
。
[0009]进一步地，锂源选自氢氧化锂
、
一水氢氧化锂
、
乙酸锂
、
氯化锂中的至少一种
。
[0010]进一步地，有机溶剂选自
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、N,N
‑
二乙基甲酰胺
、
乙腈
、
二甲亚砜中的至少一种
。
[0011]进一步地，步骤
S1
，锂源
、
有机溶剂和富锂植物叶片的比例为
1g
：
(10
～
20)mL
：
(0.01
～
0.02)g。
[0012]进一步地，铁源和锂源的摩尔比为1：
(5.0
～
6.0)。
[0013]进一步地，步骤
S2
，晶化的温度为
150
～
200℃
，时间为3～
6h。
[0014]进一步地，步骤
S2
包括：将原料混合物进行晶化得到晶化产物，将晶化产物离心分离沉淀物，得到富锂复合材料前驱体
。
[0015]进一步地，步骤
S3
，高温烧结的温度为
700
～
1000℃
，时间为6～
10h。
[0016]进一步地，高温烧结在惰性气氛下进行，且升温速率为1～
3℃/min。
[0017]进一步地，步骤
S4
，金属锂与富锂铁酸锂
/
碳复合材料的质量比为
(0.01
～
0.02):1。
[0018]进一步地，球磨的转速为
800
～
1000r/min
，时间为
0.5
～
2h。
[0019]进一步地，球磨在惰性气氛下进行
。
[0020]在本申请的第三个方面，还提供上述第一方面提供的富锂铁酸锂正极补锂材料或根据上述第二方面提供的制备方法得到的富锂铁酸锂正极补锂材料在锂离子电池中的应用
。
[0021]在本申请的第四个方面，还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述第一方面提供的富锂铁酸锂正极材料或或根据上述第二方面提供的制备方法得到的富锂铁酸锂正极补锂材料
。
[0022]应用本申请的技术方案，本申请提供的富锂铁酸锂正极补锂材料中富锂铁酸锂颗粒的平均粒径为1～5μ
m
，能够有效缩短传质途径，提高电子和离子传质效率，同时在富锂铁酸锂颗粒的表面包覆有呈裂纹状的碳层，更利于提高结构稳定性
。
此外，富锂铁酸锂颗粒具有氧空位，更有利于进一步提升传质效率，提高倍率性能
。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：
[0024]图1示出了实施例1和对比例1提供的正极补锂材料的
SEM
图，其中，
(a)
图为实施例1提供的富锂铁酸锂正极补锂材料的
SEM
图；
(b)
图为对比例1提供的富锂铁酸锂正极补锂材料的
SEM
图；
[0025]图2示出了实施例1和对比例3提供的正极补锂材料的
XRD
谱图
。
具体实施方式
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术
。
[0027]如本申请
技术介绍
所分析的，富锂铁酸锂材料本征离子和电子电导率较低，且常用的高温固相烧结技术颗粒较大，严重影响其电子和离子传递效率，使得其极化较大，补锂容量难以发挥，无法满足高功率电池的补锂需求
。
为了解决该问题，本申请提供了一种富锂铁酸锂正极补锂材料及其制备方法和应用
。
[0028]在本申请的第一种典型实施方式中，提供了一种富锂铁酸锂正极补锂材料，其包括富锂铁酸锂颗粒，该富锂铁酸锂颗粒的表面包覆有碳层，碳层呈裂纹状，且富锂铁酸锂颗粒具有氧空位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种富锂铁酸锂正极补锂材料，其特征在于，包括富锂铁酸锂颗粒，所述富锂铁酸锂颗粒的表面包覆有碳层，所述碳层呈裂纹状，且所述富锂铁酸锂颗粒具有氧空位；其中，所述富锂铁酸锂颗粒的平均粒径为1～5μ
m
，所述碳层的厚度为
200
～
500nm。2.
一种权利要求1所述的富锂铁酸锂正极补锂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤
S1
，将铁源与锂源分散于有机溶剂中，加入富锂植物叶片，得到原料混合物；步骤
S2
，将原料混合物进行晶化，得到富锂复合材料前驱体；步骤
S3
，将所述富锂复合材料前驱体进行高温烧结，得到富锂铁酸锂
/
碳复合材料；步骤
S4
，将所述富锂铁酸锂
/
碳复合材料与金属锂混合进行球磨，得到所述富锂铁酸锂正极补锂材料
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
，所述富锂植物叶片选自红麻
、
白麻或野麻中的至少一种；优选所述富锂植物叶片为正方形，边长为
0.5
～
1.0cm
；和
/
或，所述铁源选自氯化铁
、
硝酸铁
、
乙酸铁中的至少一种；和
/
或，所述锂源选自氢氧化锂
、
一水氢氧化锂
、
乙酸锂
、
氯化锂中的至少一种；和
/
或，所述有机溶剂选自
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、N,N
‑
二乙基甲酰胺
、
乙腈
、
二甲亚砜中的至少一种
。4.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
，所述锂源
、
所述有机溶剂和所述富锂植物叶片的比例为
1g
...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾雪莹，汪伟伟，刘兴亮，赵亚君，李鹏飞，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：