磷酸锰铁锂-富锂锰基复合正极材料、制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939360A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202310081807.1H01M4/58(2010.01)(22)申请日2023.02.08H01M4/505(2010.01)H01M4/583(2010.01)(71)申请人国联汽车动力电池研究院有限责任H01M10/0525(2010.01)公司地址101407北京市怀柔区雁栖经济开发区兴科东大街11号(北京有色金属研究总院怀柔基地4号楼、5号楼)(72)发明人任志敏张鑫刘进萍李国华王振尧刘洋权威刘景浩高振兴赵金玲王建涛(74)专利代理机构北京智桥联合知识产权代理事务所(普通合伙)11560专利代理师陈安玥(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称磷酸锰铁锂-富锂锰基复合正极材料、制备方法及应用(57)摘要提供了一种磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料及其制备方法。所述复合正极材料为多层结构，最内层为磷酸锰铁锂，次外层为富锂锰基材料，最外层为碳材料，其中，所述富锂锰基材料表层的尖晶石相和所述碳材料为原位一步形成。本发明提升了复合正极材料的锂离子和电子的传输性能及常温和高温循环寿命。本发明工艺流程简单、条件温和，易于工程放大和工业化生产，性能提升明显。CN115939360ACN115939360A权利要求书1/1页1.一种磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料，所述复合正极材料为多层结构，最内层为磷酸锰铁锂，次外层为富锂锰基材料，最外层为碳材料。2.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料，其中，所述复合正极材料中，磷酸锰铁锂质量占比50%至小于95%，富锂锰基材料质量占比5%至小于50%，碳材料质量占比为大于0%至3%。3.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料，其中，所述复合正极材料中，所述磷酸锰铁锂的晶体结构为橄榄石型，其化学式为LiMnaFe1‑aPO4，其中0＜a＜0.8；所述富锂锰基材料为层状相结构和尖晶石相结构的复合相，化学式为xLi2MnO3·(1‑x)LiMO2，其中0＜x＜0.6，M为Mn和Ni；所述碳材料为无定型碳。4.如权利要求1所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料，其中，所述富锂锰基材料表层的尖晶石相结构和所述碳材料为原位一步形成。5.如权利要求1‑4任一所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：S1：按照比例称取磷酸锰铁锂和富锂锰基材料，采用固相工艺或液相工艺，将富锂锰基材料包覆在磷酸锰铁锂材料外层，得到复合物A；S2：将复合物A加入液相长链有机酸中，搅拌均匀得到混合物B；S3：对混合物B进行热处理，得到上述磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料。6.如权利要求5所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料的制备方法，其中，所述步骤S1中，固相工艺为机械融合和球磨中的一种。7.如权利要求5所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料的制备方法，其中，所述步骤S2中，液相长链有机酸为油酸、亚油酸中的至少一种。8.如权利要求5所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料的制备方法，其中，所述步骤S2中，混合物B中固体材料质量分数为50‑80%。9.如权利要求5所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料的制备方法，其中，所述步骤S3中，所述热处理温度为450‑750℃，时间为0.5‑10h。10.一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其中，所述正极采用如权利要求1‑4任一所述的磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料制成。2CN115939360A说明书1/6页磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料、制备方法及应用技术领域[0001]本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸锰铁锂‑富锂锰基复合正极材料、制备方法及应用。背景技术[0002]新能源行业的快速发展促使锂离子电池技术迭代加快，“双碳”目标的提出更使锂离子电池行业迎来飞速发展。随着高比能电池技术和高比容量正负极材料的开发，“里程焦虑”得到一定程度缓解。然而需求端的急速扩张导致出现供需失衡，产品价格持续上涨，其中正极材料占电池成本40%以上且涨幅最高，特别是三元材料含有镍、钴等金属，国内自给率较低，行业出现“成本焦虑”和“资源焦虑”。因此开发低成本、高丰度的新型正极材料成为重要的发展方向。[0003]相比镍、钴，金属锰具有含量丰富、成本低廉等优点，锰基正极材料包括锰酸锂、富锂锰基和磷酸锰铁锂。[0004]锰酸锂是较为成熟的正极材料，因其成本低被广泛应用于二轮车市场，但存在比容量低、循环性能差等不足，近年来市场热度逐渐下降。[0005]富锂锰基因具有超高容量（＞250mAh/g）被认为是最有潜力的下一代正极材料，但高容量的发挥依赖于高电压（＞4