磷酸铁锂正极材料的制备方法及锂电池与流程

专利2025-11-20  5


本申请属于锂电池,尤其涉及一种磷酸铁锂正极材料的制备方法及锂电池。


背景技术:

1、磷酸铁锂电极材料为橄榄石结构,由于li+只能沿一维通道传输,因此锂离子的扩散系数较低,导电性较差,倍率性能较低(也即比容量低)。

2、目前常用的磷酸铁锂的改性制备方法包括:元素掺杂、晶体纳米化和表面包覆,单一的改性制备方法已经不能满足使用场景的需求,距离磷酸铁锂电极材料170mah/g的理论比容量还存在差距。

3、现有技术存在磷酸铁锂的电化学性能不能满足需求的问题。


技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法及锂电池,旨在一定程度解决磷酸铁锂的电化学性能不能满足需求的问题。

2、第一方面,本申请实施例提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法,包括:

3、s11,将锂源、铁源、磷源、第一碳源、掺杂剂及分散剂按预设比例加入溶剂中进行混合研磨处理,得到第一混合物;

4、s12,对所述第一混合物进行干燥并在惰性气体氛围中进行第一烧结,得到磷酸铁锂前驱体;

5、s13,将硼化氢、去离子水、第二碳源及所述分散剂加入至所述磷酸铁锂前驱体中进行预处理,得到磷酸铁锂前驱体混合物;

6、s14,将所述磷酸铁锂前驱体混合物进行研磨及干燥后,在惰性气体氛围中进行第二烧结,得到包覆掺杂型磷酸铁锂正极材料。

7、本申请提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法,第一混合物进行还原反应并在第一烧结中进行第一次碳包覆得到磷酸铁锂前驱体,由于将硼化氢纳米片或硼化氢纳米膜与去离子水、第二碳源及分散剂一起加入至磷酸铁锂前驱体中,使得第二碳源能均匀覆盖在磷酸铁锂前驱体的表面,在第二烧结中进行包覆性更好的第二次碳包覆,提高了磷酸铁锂基体的表面包覆碳层的完整性,进一步提高了磷酸铁锂的电子导电性;同时对硼化氢、去离子水、第二碳源及分散剂加入至磷酸铁锂前驱体的混合物进行预处理使得硼化氢释放氢元素而进行硼离子掺杂,硼掺杂增加了包覆碳层的空穴载流子浓度,进一步提高了碳层的导电性;硼掺杂还增大了锂离子的传输活性位点的数量,降低了晶胞参数,同时提高了离子导电性;故硼掺杂提高了磷酸铁锂正极材料的粉体压实密度,硼掺杂还提高了磷酸铁锂正极材料的电化学活性,又提高了磷酸铁锂正极材料的充放电比容量,从多方面提高了磷酸铁锂正极材料的电化学性能。

8、本申请同时还提供了一种如第一方面内容所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法,从多方面提高了磷酸锰铁锂正极材料的电化学性能。

9、第二方面,本申请实施例提供了一种锂电池,所述锂电池包括正极极片,所述正极极片采用如第一方面内容中任一项所述的磷酸铁锂正极材料制作而成,或者所述正极极片采用如第一方面内容中所述的磷酸锰铁锂正极材料制作而成。

10、本申请的锂电池,采用上述的制备方法得到的磷酸铁锂正极材料或磷酸锰铁锂制作的正极片,由于极大地提高了磷酸铁锂或磷酸锰铁锂正极材料的导电性和压实密度,从而使得锂电池具有更高的能量密度和循环性能。



技术特征:

1.一种磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s13包括:

3. 如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述硼化氢与所述磷酸铁锂前驱体混合物的质量比为1 :(10000~100000) ;

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s14还能为:将所述磷酸铁锂前驱体混合物和锰源进行混合研磨并干燥后,在惰性气体氛围中进行所述第二烧结,得到包覆掺杂型磷酸锰铁锂正极材料。

5. 如权利要求1至4中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述第一烧结参数为:烧结温度为400 ℃~800 ℃,烧结中恒温时间为2 h~8 h;

6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,还能为:

7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤s21包括:

8.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤s23还能为:将锰源、所述第一前驱体、第二铁源、第二磷源、第二锂源及第二碳源进行混合研磨并干燥后,在惰性气体氛围中进行所述第四烧结,得到包覆掺杂型磷酸锰铁锂正极材料。

9.如权利要求6至8中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述第三烧结过程为:

10.一种锂电池,其特征在于,所述锂电池包括正极极片,所述正极极片采用如权利要求1至3、5至7、9中任一项所述的磷酸铁锂正极材料制作而成,或者所述正极极片采用如权利要求4或8所述的磷酸锰铁锂正极材料制作而成。


技术总结
本申请属于锂电池技术领域,尤其涉及一种磷酸铁锂正极材料的制备方法及锂电池,方法包括:将锂源、铁源、磷源、第一碳源、掺杂剂及分散剂按预设比例加入溶剂中进行混合研磨处理,得到第一混合物;对第一混合物进行干燥并在惰性气体氛围中进行第一烧结,得到磷酸铁锂前驱体;将硼化氢、去离子水、第二碳源及分散剂加入至磷酸铁锂前驱体中进行预处理,得到磷酸铁锂前驱体混合物;将磷酸铁锂前驱体混合物进行混合、研磨及干燥后,在惰性气体氛围中进行第二烧结,得到包覆掺杂型磷酸铁锂正极材料,提高了磷酸铁锂的表面包覆碳层的完整性,提高了磷酸铁锂的电子导电性;提高了离子导电性,还提高了粉体压实密度;从多方面提高了电化学性能。

技术研发人员:陈涛,黄辛龙,于洋,成坤
受保护的技术使用者:湖南裕能新能源电池材料股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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