【技术实现步骤摘要】
本申请属于锂离子电池材料，具体涉及一种改性磷酸铁锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池。
技术介绍
1、近年来，由于能源及环境问题的日益严峻，大力发展新能源已经成为了全社会的共识。随着动力电池的快速发展，可充放电的二次电池由于具备能够快速高效进行能量转换和存储、能量密度高、使用寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于电子设备，例如手机、电脑，汽车等。
2、二次电池通常包括含有正极活性材料的正极极片，正极活性材料的性能对二次电池的性能具有显著影响。现有的正极活性材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁锂和三元材料等。磷酸铁锂材料由于其有着结构稳定、循环寿命长等优势，被广泛应用。
3、但是目前，磷酸铁锂低的电子电导率和离子扩散速率限制了其在动力领域和储能领域中的实际应用。
技术实现思路
1、本申请实施方式提供一种改性磷酸铁锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池，能够提高电子电导率和离子扩散速率。
2、第一方面，本申请实施方式提出了一种改性磷酸铁锂材料的制备方法，制备方法包括：
3、提供磷酸铁锂颗粒；
4、将磷酸铁锂颗粒、碳源和氮源混合后进行第一次热处理，得到由氮掺杂碳包覆的预包覆材料；
5、将预包覆材料与硼源混合后进行第二次热处理，得到由氮硼共掺杂碳包覆的第一包覆材料；
6、将多孔三聚氰胺与氧化石墨烯溶液混合后进行干燥，得到氮掺杂碳前驱体；
7、将氮掺杂碳前驱体进行第三次热处理，得到
8、将第一包覆材料与碳包覆的氮掺杂碳骨架材料混合后进行第四次热处理，得到改性磷酸铁锂材料。
9、根据本申请第一方面的实施方式，得到第一包覆材料的步骤中，氮源包括多巴胺、多巴胺、尿素、三聚氰胺和甘氨酸中的一种或多种。
10、根据本申请第一方面的实施方式，碳源包括葡萄糖、peg、柠檬酸、蔗糖和pva中的一种或多种。
11、根据本申请第一方面的实施方式，硼源包括氧化硼、硼酸中的一种或多种。
12、根据本申请第一方面的实施方式，对磷酸铁锂颗粒的至少部分表面进行包覆，得到第一包覆材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
13、(1)所述碳源中的碳元素和所述氮源中的氮元素的质量比值为(5～1):1；
14、(2)所述碳源中的碳元素和硼源中的硼元素的质量比值为(10～1):1；
15、(3)所述氮源中的氮元素和硼源中的硼元素的质量比值为(6～1):1。
16、根据本申请第一方面的实施方式，对磷酸铁锂颗粒的至少部分表面进行包覆，得到第一包覆材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
17、(1)所述第一次热处理的温度为500℃-650℃；
18、(2)所述第一次热处理的时间为为4h-8h；
19、(3)所述第一次热处理的升温速率为1℃/min-10℃/min；
20、(4)所述第二次热处理的温度为550℃-700℃；
21、(5)所述第二次热处理的时间为为1h～8h；
22、(6)所述第二次热处理的升温速率为1℃/min-10℃/min。
23、根据本申请第一方面的实施方式，得到碳包覆的氮掺杂碳骨架材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
24、(1)碳包覆的氮掺杂碳骨架材料中氮元素的质量分数为1％～3％；
25、(2)氧化石墨烯的质量与磷酸铁锂颗粒质量的比值200ppm-2000ppm。
26、根据本申请第一方面的实施方式，将氮掺杂碳前驱体进行第三次热处理，得到碳包覆的氮掺杂碳骨架材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
27、(1)所述第三次热处理的烧结温度为600℃-750℃；
28、(2)所述第三次热处理的烧结时长为2h-8h。
29、根据本申请第一方面的实施方式，对第一包覆材料的至少部分表面进行包覆，得到改性磷酸铁锂材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
30、(1)所述第四次热处理的温度为550℃-650℃；
31、(2)所述第四次热处理的时间为为4h-10h；
32、(3)所述第四次热处理的升温速率为1℃/min-10℃/min。
33、第二方面，本申请实施方式提供了一种改性磷酸铁锂材料，包括磷酸铁锂颗粒和设置于磷酸铁锂颗粒至少部分表面的双包覆层；双包覆层包括第一包覆层和设置于第一包覆层背向磷酸铁锂颗粒一侧至少部分表面的第二包覆层；
34、第一包覆层由氮硼共掺杂碳形成；第二包覆层由碳包覆的氮掺杂碳骨架材料形成。
35、第三方面，本申请实施方式提出了一种正极极片，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一侧的正极活性层，正极活性层包括如本申请第一方面任一实施方式的制备方法得到的磷酸铁锂材料或如本申请第二方面任一实施方式的改性磷酸铁锂材料。
36、第四方面，本申请提出了一种二次电池，二次电池包括如本申请第三方面任一实施方式的正极极片。
37、本申请提供的改性磷酸铁锂材料的制备方法，通过在磷酸铁锂颗粒的至少部分表面形成双包覆层，提升了磷酸铁锂材料的电子电导率和离子扩散速率，从而提升了磷酸铁锂材料的容量发挥。
38、首先，在磷酸铁锂颗粒的至少部分表面包覆氮硼共掺杂碳，氮原子和碳原子结合形成c-n键，同时氮原子失去一个电子，同时硼原子充当电子受体，增加空穴型流子数目，氮硼二者供掺杂碳材料，改变碳材料的电中性，提高了li离子的传输，降低了电池的阻抗，提升了磷酸铁锂的容量发挥。
39、然后，在氮硼共掺杂碳的至少部分表面继续包覆由多孔三聚氰胺和氧化石墨烯形成的碳包覆的氮掺杂碳骨架材料，碳包覆的氮掺杂碳骨架材料提供了一种电子传导途径和增强的离子传输。氧化石墨烯可以形成良好互连的结构，该结构可以扩大颗粒到颗粒的接触面积，从而在改性磷酸铁锂材料之间产生有效的电子传输路径，并且骨架结构为其所包覆的磷酸铁锂颗粒和氮硼共掺杂碳以及导电网络提供了空间。
40、此外，外侧的碳包覆的氮掺杂碳骨架材料对内侧的氮硼共掺杂碳产生影响，使得氮硼共掺杂碳结构中先氮后硼的掺杂顺序赋予磷酸铁锂颗粒更优异的电导性能。
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1.一种改性磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述得到由氮掺杂碳包覆的预包覆材料的步骤中，所述氮源包括多巴胺、尿素、三聚氰胺和甘氨酸中的一种或多种；和/或，
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述得到由氮掺杂碳包覆的预包覆材料的步骤或在所述得到由氮硼共掺杂碳包覆的第一包覆材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述得到第一包覆材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述得到碳包覆的氮掺杂碳骨架材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，在所述得到碳包覆的氮掺杂碳骨架材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述得到改性磷酸铁锂材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
8.一种改性磷酸铁锂材料，其特征在于，包括磷酸铁锂颗粒和设置于所
9.一种正极极片，其特征在于，包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一侧的正极活性层，所述正极活性层包括如权利要求8所述的改性磷酸铁锂材料。
10.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种改性磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述得到由氮掺杂碳包覆的预包覆材料的步骤中，所述氮源包括多巴胺、尿素、三聚氰胺和甘氨酸中的一种或多种；和/或，
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述得到由氮掺杂碳包覆的预包覆材料的步骤或在所述得到由氮硼共掺杂碳包覆的第一包覆材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述得到第一包覆材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述得到碳包覆的氮掺杂碳骨架材料的步骤中，满足以下条件中的至少一个：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖茜茜，孔令涌，万远鑫，李意能，冯泽，薛山，
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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