【技术实现步骤摘要】
本申请属于电池材料，尤其涉及一种纯相磷酸盐系正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、橄榄石limpo4(m＝fe、ni、mn等)磷酸盐系正极材料因其结构性能好、电势高、比容量高，被广泛开发为锂离子电池正极材料。然而，这些阴极材料的电子和离子导电性较差，阻碍了其在电化学器件中的应用。因此，磷橄榄石阴极的研究和开发正不断地与它的先进应用成正比。limpo4虽然可提供较高的充放电容量，但其由于fe2+/fe3+氧化还原对电势平台较低，导致其能量密度相对较低。
2、因此，如何提高橄榄石limpo4磷酸盐系正极材料的充放电电势平台和能量密度是目前亟需解决的技术问题。limpo4正极材料的制备方法既影响成品材料的电化学性能，又影响成品材料的产业化应用，而目前纯相limpo4正极材料制备困难。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种纯相磷酸盐系正极材料及其制备方法和应用，旨在一定程度上解决目前磷酸盐系正极材料的充放电电势平台和能量密度低的问题。
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，本申请提供一种纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、按liambac(po4)d活性材料中元素的化学计量比，将锂源、m金属源、a金属源制成混合溶液后，添加络合剂与金属元素进行络合配位反应，添加聚合剂进行聚合反应形成三维网状结构，得到溶胶溶液；
5、添加磷源与溶胶溶液混合后，进行凝胶化反应形成湿凝胶，干燥得到干
6、对干凝胶前驱体进行烧结处理，得到liambac(po4)d纯相磷酸盐系正极材料；其中，0.95≤a≤1.05，0.1≤b≤0.9，0.1≤c≤0.9，0.95≤d≤1.05，m和a选自不同的过渡金属元素。
7、本申请提供的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，将liambac(po4)d活性材料中锂源、m金属源、a金属源等原料组分制成混合溶液后，添加络合剂对混合溶液中金属离子进行络合配位反应，使金属离子均匀且稳定地螯合到络合剂中，再添加聚合剂与络合剂进行聚合反应形成三维网状结构。然后再添加磷源，通过三维网状结构中已经锚定的金属离子对磷酸根离子的配位进而锚定磷酸根离子，使得磷酸根离子均匀分散到三维网状结构中。凝胶化之后形成湿凝胶，干燥挥发去除溶剂并分解阴离子根产生气体，得到疏松多孔的三维网络结构的干凝胶前驱体材料，各金属元素均匀分布在三维多孔结构中。通过烧结处理，使三维多孔凝胶网络结构原位碳化成碳材料，保留了凝胶的三维多孔网络结构，得到三维多孔导电碳网络结构。于此同时，三维多孔导电碳网络结构中各金属源和磷源高温反应原位生成纯相的liambac(po4)d活性材料，并且三维多孔导电碳网络结构能够抑制liambac(po4)d活性材料颗粒的团聚长大，使得生成的liambac(po4)d活性材料以小颗粒均匀分布在三维多孔碳网络结构中。工艺简单易操作，络合剂和聚合剂可直接作为碳包覆材料原位形成包覆liambac(po4)d活性材料的多孔三维网络结构，无需额外添加碳源，后续也无需进行碳包覆处理和碳化烧结处理，减少杂质相的引入，既提高了产品的纯度，获得纯相磷酸盐系正极材料，结构稳定性好、能量密度高、导电性能优异，且对环境友好无污染，安全性高。
8、第二方面，本申请提供一种纯相磷酸盐系正极材料，包括三维多孔碳网络结构和原位负载在三维多孔碳网络结构的内部的正极活性颗粒，正极活性颗粒包括liambac(po4)d，其中，0.95≤a≤1.05，0.1≤b≤0.9，0.1≤c≤0.9，0.95≤d≤1.05，m、a分别选自fe、ni、mn、co中的至少一种不同的过渡金属元素。
9、本申请纯相磷酸盐系正极材料，包括三维多孔碳网络结构和原位负载在三维多孔碳网络结构的内部的liambac(po4)d活性颗粒。活性材料颗粒之间通过疏松多孔的碳网络结构连接在一起，颗粒之间结构连接性强，使得纯相磷酸盐系正极材料结构稳定性好。并且，三维多孔碳网络结构具有优异的电子导电性能，增强了纯相磷酸盐系正极材料的电子电导率；同时三维多孔碳网络结构，具有超大的比表面积，可使电解液与电极材料更充分接触，提高了纯相磷酸盐系正极材料的离子迁移效率，提高了正极材料的能量密度和导电性能。从而使得纯相磷酸盐系正极材料具有结构稳定性好、能量密度高、导电性能优异等特性。
10、第三方面，本申请提供一种正极片，包括集流体和形成在集流体表面的活性层，活性层中包含有上述的纯相磷酸盐系正极材料。
11、本申请正极片，由于活性层中采用了上述纯相磷酸盐系正极材料，该纯相磷酸盐系正极材料同时具有结构稳定性好、容量高、导电性能优异等特性，因此提高了正极片的稳定性，能量密度，倍率性能，循环性能等电化学性能。
12、第四方面，本申请提供一种二次电池，二次电池中包含有上述的正极片。
13、本申请二次电池，由于包含有上述稳定性好，能量密度高，倍率性能好，循环稳定性好等电化学性能优异的正极片，因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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1.一种纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述M金属源和所述A金属源的总摩尔量与所述络合剂的摩尔量之比为1：(1～3)；
3.如权利要求1或2所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述M金属源、所述A金属源分别独立地选自铁源、镍源、锰源、钴源中的至少一种；
4.如权利要求3所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述络合剂包括柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸、酒石酸钠、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的至少一种；
5.如权利要求1～2或4任一项所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述络合配位反应的温度条件为60℃～90℃，转速为300rpm～600rpm，反应时长为1～3小时；
6.如权利要求5所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述凝胶化反应的温度条件为80℃～100℃，转速为300rpm～600rpm；
7.一种纯相磷酸盐系正极材料，其特征在于，包括三维多孔碳网络结构和原位
8.如权利要求7所述的纯相磷酸盐系正极材料，其特征在于，所述纯相磷酸盐系正极材料中，碳材料的质量百分含量为10wt％～15wt％；
9.一种正极片，其特征在于，包括集流体和形成在所述集流体表面的活性层，所述活性层中包含有如权利要求1～6任一项所述方法制备的纯相磷酸盐系正极材料，或者如权利要求7～8任一项所述的纯相磷酸盐系正极材料。
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池中包含有如权利要求9所述的正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述m金属源和所述a金属源的总摩尔量与所述络合剂的摩尔量之比为1：(1～3)；
3.如权利要求1或2所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述m金属源、所述a金属源分别独立地选自铁源、镍源、锰源、钴源中的至少一种；
4.如权利要求3所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述络合剂包括柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸、酒石酸钠、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的至少一种；
5.如权利要求1～2或4任一项所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述络合配位反应的温度条件为60℃～90℃，转速为300rpm～600rpm，反应时长为1～3小时；
6.如权利要求5所述的纯相磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，所述凝胶化反应的温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴建升，孔令涌，万远鑫，李意能，冯泽，薛山，
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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