一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114927684A(43)申请公布日2022.08.19(21)申请号202210724981.9C01B25/45(2006.01)(22)申请日2022.06.23(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人王壮张树涛李子郯王亚州白艳杨红新(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周淑歌(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池(57)摘要本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池。本发明通过对制备方法的具体限定以及各原料用量的限定之间的配合，使得材料的改性效果稳定，真正做到材料的导电性与高容量兼顾，能够提高材料的空间结构稳定性，缩短锂离子扩散路径，进而提高材料电性能，包括材料的容量、首效、倍率和循环性能等。CN114927684ACN114927684A权利要求书1/1页1.一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将磷酸铁盐与有机碳源进行湿法混合，干燥，破碎，得磷酸铁前驱体；S2，将锂源与所述磷酸铁前驱体进行固相混合，煅烧，得到磷酸铁锂正极材料；其中，各原料的用量满足以下公式：IL为原料中锂元素与铁元素的摩尔比；IP为原料中磷元素与铁元素的摩尔比；IC为原料中有机碳源与磷酸铁盐的质量比；并且0.6≤IM≤1。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述IC的取值范围为0.15‑0.3。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述IP的取值范围为0.99‑1.01。4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述IL的取值范围为0.6‑1.1。5.根据权利要求1‑4任一项所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中的煅烧温度为700‑800℃，煅烧时间为8‑12h。6.根据权利要求1‑4任一项所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1的具体操作为：将磷酸铁盐与有机碳源分别进行气流粉碎，与溶剂混合，进行砂磨，真空干燥，超离心破碎。7.根据权利要求6所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述超离心破碎至粒度D50≤3μm；和/或，所述超离心破碎的转速为12000‑14000rpm；和/或，所述气流粉碎至粒度D50≤2μm；和/或，所述气流粉碎压力为0.4‑0.6MPa，频率为120‑160Hz；和/或，所述溶剂乙醇或水中的一种或两种。8.根据权利要求6所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁盐为磷酸铁；和/或，所述有机碳源为聚丙烯，聚乙二醇，淀粉，碳纳米管，生物质炭中的至少一种；和/或，所述锂源为氢氧化锂，硝酸锂中的至少一种。9.一种权利要求1‑8任一项所述的制备方法制备得到磷酸铁锂正极材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的磷酸铁锂正极材料。2CN114927684A说明书1/5页一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池技术领域[0001]本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池。背景技术[0002]锂离子电池已经成为目前应用最为广泛的电化学动力源，这种电池中最具代表性的就是正极和负极中的锂离子在嵌入与脱嵌时化学电位的变化而产生电能的锂二次电池(LIBs)。而正极材料对LIBs的性能有直接主导的作用，因此许多研究人员致力于实现容量大、充电/放电速度快、循环寿命长的可进行锂离子可逆的嵌入与脱嵌的正极材料。[0003]橄榄石型正极材料主要是LiFePO4正极材料，电压平台约为3.4V左右，理论放电容量为170mAh/g，实际放电容量能够达到140mAh/g以上，其空间点群为Pbnm，脱锂以后形成类3‑似FePO4的结构。LiFePO4材料本身具有比较稳定的三维网状结构，大阴离子PO4强的共价键还可以作用抑制氧空缺的形成，抑制氧原子的流失，另外，LiFePO4材料还具有非常好的环境友好性和资源丰富性。但由于磷酸铁锂为橄榄石型结构，锂离子只能进行一维传输，因此锂离子扩散速率较慢，电池倍率性能不佳。[0004]要解决上述问题，最好的办法就是对磷酸铁锂材料进行改性处理。碳具有优良的导电性能，在磷酸铁锂的合成过程中，掺杂或包覆导电碳是一种提高磷酸铁锂导电性能的简单而有效的办法。但在实际应用过程中，碳加入量的确定都是凭经验，对于组成不同的磷