【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种复合正极材料及其制备方法、正极极片和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池是目前被应用广泛的一种二次电池，其具有能量密度大、自放电率低、电势差高、循环寿命长等诸多优点。锂电池正极材料是锂离子电池构成材料的一部分，直接影响了锂离子电池的性能。
2、lifepo4在动力和储能电池领域得到了广泛应用，其高安全性，长循环稳定性在各类正极材料中较为突出。虽然目前已经针对lifepo4低离子/电子电导率进行改性，实施了如纳米化，掺杂和包覆策略并实现生产，但lifepo4仍存在其他问题。例如，颗粒纳米化提升电性能会造成材料比表面积增大，加工性能会受到影响。又如，电解液中六氟磷酸锂水解产生氢氟酸对lifepo4晶格的腐蚀作用，造成过渡金属离子溶出，同时界面反应副产物氟化锂等堆积，使cei厚度增长，对界面锂离子脱嵌过程产生负面影响，进而造成lifepo4放电容量较低并且在循环过程中容量逐渐衰减。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种复合正极材料，通过设置碳包覆层可尽量避免磷酸铁锂晶面与电解液直接接触，减少过渡金属离子溶出，并提升材料电子电导率；通过对碳包覆层进行卤素掺杂，可以提升界面抗蚀性并促进界面锂离子扩散，以此改善现有技术中磷酸铁锂材料的界面锂离子传输以及界面副反应问题，提高容量和循环性能。
2、本专利技术的第二目的在于提供一种复合正极材料的制备方法，该方法简单、易行，
3、本专利技术的第三目的在于提供一种正极极片，由其制得的锂离子电池具有高容量和优异的循环性能。
4、本专利技术的第四目的在于提供一种锂离子电池。
5、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
6、本专利技术首先提供了一种复合正极材料，包括掺杂有金属改性元素的磷酸铁锂材料，以及至少部分包覆在所述磷酸铁锂材料表面上的碳包覆层；
7、所述金属改性元素包括钠、镁、钛、钒、铬、锌、铌、锆和钼元素中的至少一种；
8、所述碳包覆层中含有卤族元素。
9、本专利技术进一步提供了一种复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：
10、(a)、将至少包括金属改性元素源、磷源、铁源、锂源和有机碳源的混合物料加热，干燥后得到前驱体材料；
11、(b)、将所述前驱体材料在含气体碳源的条件下烧结，得到烧结料；
12、(c)、将所述烧结料与有机碳源混合后在含卤素源的条件下煅烧，得到所述复合正极材料。
13、本专利技术又提供了一种正极极片，包括所述复合正极材料，或者由所述复合正极材料的制备方法所制得的复合正极材料。
14、本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括所述正极极片。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
16、(1)本专利技术提供的复合正极材料，通过设置碳包覆层可尽量避免磷酸铁锂晶面与电解液直接接触，减少过渡金属离子溶出，并提升材料电子电导率；通过对碳包覆层进行卤素掺杂，可以提升界面抗蚀性并促进界面锂离子扩散，以此改善现有技术中磷酸铁锂材料的界面锂离子传输以及界面副反应问题，提高容量和循环性能。
17、(2)本专利技术提供的复合正极材料，通过在碳包覆层中掺杂卤族元素进行改性，在界面(碳包覆层无法完整包覆，界面处存在裸露lfp晶格，卤素气氛下界面层发生反应生成氟化锂、氯化锂等物质)处引入氟元素与氯元素后可提升界面稳定性，减少电解液中氟化氢对晶格的腐蚀作用。
18、(3)引入金属改性元素占据锂位点，可以引发晶格畸变，削弱li-o键并促进体相锂离子扩散，提升材料锂离子电导率，提升放电容量。
19、(4)本专利技术提供的复合正极材料的制备方法，工艺简单，通过cvd(化学气相沉积)包覆碳层并对其进行卤素离子掺杂，可尽量避免磷酸铁锂晶面与电解液直接接触，减少过渡金属离子溶出，提升材料电子电导率；还可以提升界面抗蚀性并促进界面锂离子扩散，以此改善现有技术中磷酸铁锂材料的界面锂离子传输以及界面副反应问题，提高容量和循环性能。
20、(5)本专利技术提供的复合正极材料的制备方法，碳包覆层的包覆量与卤素掺杂量可调控。
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1.一种复合正极材料，其特征在于，包括掺杂有金属改性元素的磷酸铁锂材料，以及至少部分包覆在所述磷酸铁锂材料表面上的碳包覆层；
2.根据权利要求1所述复合正极材料，其特征在于，所述金属改性元素的质量占所述复合正极材料质量的2000～8000ppm；
3.根据权利要求1所述复合正极材料，其特征在于，所述卤族元素包括氟元素和氯元素中的至少一种；
4.根据权利要求1所述复合正极材料，其特征在于，所述碳包覆层主要由有机碳源和气体碳源形成，所述碳包覆层的厚度为20～60nm，碳元素的质量占所述复合正极材料质量的0.9％～1.4％；
5.一种复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述复合正极材料的制备方法，其特征在于，含有以下特征(1)至(5)中的至少一项：
7.根据权利要求5所述复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(c)中，含有以下特征(1)至(5)中的至少一项：
8.根据权利要求5所述复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧在管式炉中进行，且所述卤素源置于所述管式炉的
9.一种正极极片，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述复合正极材料，或者由权利要求5～8任一项所述复合正极材料的制备方法所制得的复合正极材料。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求9所述正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种复合正极材料，其特征在于，包括掺杂有金属改性元素的磷酸铁锂材料，以及至少部分包覆在所述磷酸铁锂材料表面上的碳包覆层；
2.根据权利要求1所述复合正极材料，其特征在于，所述金属改性元素的质量占所述复合正极材料质量的2000～8000ppm；
3.根据权利要求1所述复合正极材料，其特征在于，所述卤族元素包括氟元素和氯元素中的至少一种；
4.根据权利要求1所述复合正极材料，其特征在于，所述碳包覆层主要由有机碳源和气体碳源形成，所述碳包覆层的厚度为20～60nm，碳元素的质量占所述复合正极材料质量的0.9％～1.4％；
5.一种复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩宇，孔令涌，夏童，练艳梅，李意能，陈景山，
申请(专利权)人：佛山市德方纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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