【技术实现步骤摘要】
本申请属于电池材料，尤其涉及一种磷酸铁锂基前驱体、正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、磷酸铁锂是一种锂离子电池的正极材料。它不含钴等贵重元素，原料价格低且磷、锂、铁存在于地球的资源含量丰富。相比于其他正极材料，橄榄石结构的磷酸铁锂采用因其固有的安全性、循环稳定性以及清洁廉价的原材料，在电池系统中的应用已经开始超过三元材料。但是，随着市场对新能源汽车的续航要求的提高，对磷酸铁锂材料能量密度的要求也越来越高，特别对磷酸铁锂的压实密度的要求越来越高。目前有锂电池厂家对压实的最高要求达到了2.5g/cm3以上，同时对于0.1c的克容量的要求需维持在大于157mah/g。
2、由于磷酸铁锂中(010)晶面一维方向的li+扩散路径，导致磷酸铁锂的本征电子电导率和离子电导率较低，限制了其能量密度的提升，而现有技术难以兼顾高压实和高容量。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种磷酸铁锂基前驱体、正极材料及其制备方法和应用，旨在一定程度上解决现有磷酸铁锂基正极材料难以同时兼具高压实密度和高克容量的问题。
2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种磷酸铁锂基前驱体的制备方法，包括以下步骤：
4、制备混合铁源，所述混合铁源中包含多种不同类型且粒度形成级配的铁源；
5、将所述混合铁源、锂源、磷源、掺杂源和碳源分散在溶液中，进行混合研磨处理，得到混合浆料；
6、对所述混合浆料进行干燥处理
7、本申请磷酸铁锂基前驱体的制备方法，采用多种不同粒度大小的铁源形成级配的混合铁源，在原料端实现级配。将所述混合铁源、所述锂源、磷源、掺杂源、碳源分散到溶液中，混合研磨制成混合浆料，使各原料组分在液相中充分混合均匀，有利于改善后续成品的晶体结构。对混合浆料进行干燥处理，得到磷酸铁锂基前驱体。得益于各前躯体原料组分的复配及颗粒大小的级配，使制备的磷酸铁锂基正极材料中成品在形貌和颗粒大小也上存在差异，能够使后续制备的磷酸铁锂基正极材料中也存在级配，有利于提高了磷酸铁锂基正极材料的压实密度和比表面积，并且不同形貌和颗粒大小的磷酸铁锂基正极材料在电学性能上也能形成互补，改善磷酸铁锂基正极材料的充放电容量。
8、第二方面，本申请提供一种磷酸铁锂基正极材料的制备方法，包括步骤：
9、将上述方法制备的磷酸铁锂基前驱体进行烧结处理，得到磷酸铁锂基正极材料。
10、本申请磷酸铁锂基正极材料的制备方法，通过对上述方法制备的磷酸铁锂基前驱体进行烧结处理，使前驱体中原料组分通过高温反应生成杂原子掺杂的磷酸铁锂基正极材料。得益于各前躯体原料组分的复配及颗粒大小的级配，使得磷酸铁锂基正极材料中也包括多个粒度大小形成级配的正极颗粒，通过级配效果提高了磷酸铁锂基正极材料的压实密度、克容量和比表面积等性能。并且，该正极颗粒包括磷酸铁锂基内核和包覆在所述内核外表面的碳壳层，所述磷酸铁锂基内核中掺杂有杂原子，其中，碳包覆层不但提高了磷酸铁锂基正极材料的电导率，而且提高了磷酸铁锂基正极材料的结构稳定性；掺杂的杂原子能够进一步提高磷酸铁锂基正极材料的离子和电子电导率、倍率性能、克容量、稳定性等电化学性能。
11、第三方面，本申请提供一种上述方法制备的磷酸铁锂基正极材料，所述磷酸铁锂基正极材料中包括多个粒度大小形成级配的正极颗粒，所述正极颗粒包括磷酸铁锂基内核和包覆在所述内核外表面的碳壳层，所述磷酸铁锂基内核中掺杂有杂原子。
12、本申请磷酸铁锂基正极材料中包括多个粒度大小形成级配的正极颗粒，通过级配效果提高了磷酸铁锂基正极材料的压实密度、克容量和比表面积等性能。并且，该正极颗粒包括磷酸铁锂基内核和包覆在所述内核外表面的碳壳层，所述磷酸铁锂基内核中掺杂有杂原子，其中，碳包覆层不但提高了磷酸铁锂基正极材料的电导率，而且提高了磷酸铁锂基正极材料的结构稳定性；掺杂的杂原子能够进一步提高磷酸铁锂基正极材料的离子和电子电导率、倍率性能、克容量、稳定性等电化学性能。
13、第四方面，本申请提供一种二次电池，二次电池的正极片中包含有上述的磷酸铁锂基正极材料。
14、本申请提供的二次电池，由于正极片包含有上述磷酸铁锂基正极材料，该磷酸铁锂基正极材料同时具有高压实密度，高容量，且结构稳定性好，电导率高，倍率性能好，循环稳定性好等特性，因此提高了正极片的稳定性，容量，倍率性能，循环性能等电化学性能。从而提高了二次电池的能量密度，循环稳定性等电化学性能。
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1.一种磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述混合铁源中包含BET/TD在4～20之间的至少两种不同铁源形成级配；
3.如权利要求2所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述混合铁源中铁源的BET/TD为8～15；
4.如权利要求3所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述第一铁源和所述第二铁源的质量比为(60～80)：(20～40)。
5.如权利要求1～4任一项所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述混合铁源的制备步骤包括：将多种不同类型且粒度形成级配的所述铁源混合后，在转速为800rpm～1500rpm的条件下混合30min～60min；
6.如权利要求5所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述铁源包括硫酸亚铁、草酸亚铁、醋酸亚铁、乙二酸亚铁、氧化铁红、磷酸铁、二水磷酸铁中的至少一种；
7.一种磷酸铁锂基正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的磷
9.一种如权利要求7或8所述方法制备的磷酸铁锂基正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂基正极材料中包括多个粒度大小形成级配的正极颗粒，所述正极颗粒包括磷酸铁锂基内核和包覆在所述内核外表面的碳壳层，所述磷酸铁锂基内核中掺杂有杂原子。
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池的正极片中包含有如权利要求9所述的磷酸铁锂基正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述混合铁源中包含bet/td在4～20之间的至少两种不同铁源形成级配；
3.如权利要求2所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述混合铁源中铁源的bet/td为8～15；
4.如权利要求3所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述第一铁源和所述第二铁源的质量比为(60～80)：(20～40)。
5.如权利要求1～4任一项所述的磷酸铁锂基前驱体的制备方法，其特征在于，所述混合铁源的制备步骤包括：将多种不同类型且粒度形成级配的所述铁源混合后，在转速为800rpm～1500rpm的条件下混合30min～60min；
6.如权利要求5所述的磷酸铁锂基前驱体的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王天祥，孔令涌，万远鑫，冯泽，王鹏，
申请(专利权)人：深圳市德方纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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