一种复合正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114883538A(43)申请公布日2022.08.09(21)申请号202210344191.8C01B25/45(2006.01)(22)申请日2022.03.31C01B32/05(2017.01)H01M4/136(2010.01)(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)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师韩承志(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种复合正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种复合正极材料及其制备方法和应用。所述复合正极材料包括磷酸铁锂内核、包覆在所述磷酸铁锂内核表面的碳基质、和负载在所述碳基质上的卤素介质；所述卤素介质包括卤素单质。本发明通过在正极材料中引入卤素介质，并通过碳基质实现负载，可以减少SEI碎片含量，有效地恢复死锂以弥补锂的损失，该复合正极材料用于锂电池领域，能够大幅提高锂电池的容量、首效和循环性能。CN114883538ACN114883538A权利要求书1/2页1.一种复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料包括磷酸铁锂内核、包覆在所述磷酸铁锂内核表面的碳基质、和负载在所述碳基质上的卤素介质；所述卤素介质包括卤素单质。2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于，所述卤素介质中还包括LiX，其中，X为卤族元素，优选包括F、Cl、Br和I中的至少一种。优选地，所述磷酸铁锂内核的化学通式为LixFeyPO4，其中，0.98≤x≤1.06，0＜y≤1。3.根据权利要求1或2所述的复合正极材料，其特征在于，所述正极材料的粒径D50在1‑5μm范围之间，所述正极材料的比表面积在10‑20m2/g范围之间。4.根据权利要求1‑3任一项所述的复合正极材料，其特征在于，所述正极材料中的碳基质由碳源经煅烧转化而来，所述碳源包括生物质材料，所述生物质材料优选包括木耳；优选地，所述碳源还包括有机聚合物，所述有机聚合物优选为聚烯烃，进一步优选为聚丙烯；优选地，以所述正极材料的总质量为基准，所述正极材料中的碳基质的含量在1‑3％范围内；优选地，以所述磷酸铁锂内核中磷酸根的摩尔量为基准，所述卤素介质中的卤素的摩尔含量为0‑5％且不含0。5.一种如权利要求1‑4任一项所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将磷酸铁和生物质材料预烧，预烧后的磷酸铁和预烧后的生物质炭得到预烧后的磷酸铁和预烧后的生物质炭；(2)将所述预烧后的磷酸铁和预烧后的生物质炭与锂源和卤素添加剂进行湿法混合，喷雾干燥后煅烧，得到所述的复合正极材料；其中，所述卤素添加剂选自LiX和/或卤素单质。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述生物质材料包括木耳；优选地，步骤(1)所述预烧在保护气体的保护下进行，所述保护气体包括氮气、氦气、氩气和氖气中的至少一种；优选地，步骤(1)所述预烧的温度为500‑600℃；优选地，步骤(1)所述预烧的时间为5‑10小时。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预烧后的磷酸铁和预烧后的生物质炭预烧后的磷酸铁与锂源中的锂元素的摩尔比为0.098‑1.002：1；优选地，步骤(2)所述卤素添加剂为卤素单质，优选为I2；优选地，以所述预烧后的磷酸铁和预烧后的生物质炭预烧后的磷酸铁的质量为基准，步骤(2)所述卤素添加剂的质量比为5‑10％；优选地，步骤(2)使用的物料中还包括有机聚合物，所述有机聚合物优选为聚烯烃，进一步优选为聚丙烯；优选地，以所述预烧后的磷酸铁和预烧后的生物质炭预烧后的磷酸铁的质量为基准，所述有机聚合物的质量比为3‑8％。8.根据权利要求5‑7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述湿法混合后、喷雾干燥前，对湿法混合后的物料进行研磨，采用研磨后的物料进行喷雾干燥；2CN114883538A权利要求书2/2页优选地，所述研磨的转速为2000‑3000r/min；优选地，所述研磨的时间为60‑120min；优选地，步骤(2)所述喷雾干燥的温度为200‑300℃；优选地，步骤(2)所述喷雾干燥的压力为0.3‑0.4MPa；优选地，步骤(2)所述煅烧在保护气体的保护下进行，所述保护气体包括氮气、氦气、氩气和氖气中的至少一种；优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为700‑800℃；优选地，步骤(2)所述煅烧的时间为5‑10小时。9.一种正极，其特征在于，所述正极中的