磷酸盐系复合正极材料及其制备方法与应用与流程

本申请属于正极材料制备，尤其涉及一种磷酸盐系复合正极材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着电子信息时代的到来，为满足日益增长的各种移动设备的能源需求，发展寿命长、比功率大、成本低、无污染的高性能二次锂离子电池已经成为当今研究的趋势。锂离子电池正极材料作为锂离子电池的关键组成部分，发展廉价、高循环性能、高安全性能的正极材料是目前全球研究的热点。

2、近年来，橄榄石结构的磷酸铁锂(lifepo4)以其优异的电化学性能、可快速充电、安全、无污染、工艺简单、成本低廉等突出优点被国际上普遍认为是高能动力电池的最佳新型正极材料，尤其是在高温下磷酸铁锂的稳定性好，进而提高了高功率、高容量电池的安全性能，因此被认为是新一代锂离子电池的理想正极材料。然而，磷酸铁锂也具有明显的缺点，即电导率低，在充放电过程中易发生极化现象，在大电流高倍率下容量衰减显著等等。

3、然而，目前大多数是单一制备磷酸盐系正极材料，亟需提供一种方便高效并且能够得到性能优异的磷酸盐系复合正极材料的制备方法。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供磷酸盐系复合正极材料及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中缺少方便高效并且能够得到性能优异的磷酸盐系复合正极材料的制备方法的问题。

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，本申请提供一种磷酸盐系复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：

4、提供磷酸铁锂和磷酸钒锂的原料，分散于溶剂后混合，干燥制得磷酸盐复合物前驱体；

5、提供保护气氛，将所述磷酸盐复合物前驱体依次进行第一烧结处理和第二烧结处理，得到磷酸盐系复合正极材料；

6、其中，所述第一烧结处理的条件包括：以1～5℃/min的升温速率从室温升至320℃～450℃，并保持1～5小时；所述第二烧结处理的条件包括：以5～10℃/min的升温速率从第一烧结处理的温度升至750℃～800℃，并保持5～8小时。

7、第二方面，本申请提供一种磷酸盐系复合正极材料，磷酸盐系复合正极材料由磷酸盐系复合正极材料的制备方法制备得到。

8、第三方面，本申请提供一种正极极片，正极极片包括上述的磷酸盐系复合正极材料。

9、第四方面，本申请提供一种锂离子电池，锂离子电池包括正极极片、负极极片和隔膜，其中，所述正极极片选自上述的正极极片。

10、本申请第一方面提供的磷酸盐系复合正极材料的制备方法，该制备方法以磷酸铁锂和磷酸钒锂的原料制备磷酸盐复合物前驱体，采用两段不同条件的烧结处理进行制备，进行第一烧结处理，主要是为了高效去除磷酸盐复合物前驱体中的挥发性成分，减少挥发性成分对磷酸盐系复合正极材料晶体成核和生长以及颗粒形貌的影响；进行第二烧结处理，主要是使磷酸铁锂、磷酸钒锂晶体二者均能同时得到良好生长、提高结晶度和纯度；保证磷酸铁锂晶体和磷酸钒锂晶体均能同时得到良好生长，并且确保得到的材料纯度较高、结晶度较高，形貌和粒径大小可控，该制备方法简单易操作，能够高效制备得到磷酸盐系复合正极材料，有利于广泛应用于工业上。

11、本申请第二方面提供的磷酸盐系复合正极材料，磷酸盐系复合正极材料是由上述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法制备得到，因此，得到的磷酸盐系复合正极材料生长状态优异，压实密度较高，稳定性较好，且电化学性能得到了较为显著的提升有利于广泛应用于电池中。

12、本申请第三方面提供的正极极片，提供的正极极片包括磷酸盐系复合正极材料，由于磷酸盐系复合正极材料纯度较高、结晶度较高，形貌和粒径大小可控，导电性良好，因此制备得到的正极极片具有优异的循环性能和容量效果。

13、本申请第四方面提供的锂离子电池，由于该锂离子电池包括上述的正极极片，提供的正极极片具有优异的循环性能和容量效果，因此得到的锂离子电池充放电比容量高，循环效率高，性能优异。

技术特征：

1.一种磷酸盐系复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐系复合正极材料的化学式为xlifepo4·yli3v2(po4)3；其中，x＝25，y＝2或4。

3.根据权利要求1所述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括无水乙醇。

4.根据权利要求1～3中任一所述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述原料包括铁源、锂源、钒源和磷源；其中，

5.根据权利要求1～3中任一所述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合采用球磨混合处理。

6.根据权利要求5所述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述球磨混合处理的转速为380～400rpm，时间为8～12小时；和/或，

7.根据权利要求1～3中任一所述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：提供碳源制备所述磷酸盐系复合正极材料的碳包覆层，和/或，

8.一种磷酸盐系复合正极材料，其特征在于，所述磷酸盐系复合正极材料由权利要求1～7任一所述的磷酸盐系复合正极材料的制备方法制备得到。

9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括权利要求8所述的磷酸盐系复合正极材料。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极极片、负极极片和隔膜，其中，所述正极极片选自权利要求9所述的正极极片。

技术总结
本申请涉及正极材料制备技术领域，尤其涉及一种磷酸盐系复合正极材料及其制备方法与应用。提供的制备方法以磷酸铁锂和磷酸钒锂的原料制备磷酸盐复合物前驱体，采用两段不同条件的烧结处理进行制备，进行第一烧结处理，高效去除磷酸盐复合物前驱体中的挥发性成分，减少挥发性成分对磷酸盐系复合正极材料晶体成核和生长以及颗粒形貌的影响；进行第二烧结处理，使磷酸铁锂、磷酸钒锂晶体二者均能同时得到良好生长、提高结晶度和纯度；保证磷酸铁锂晶体和磷酸钒锂晶体均能同时得到良好生长，并且确保得到的材料纯度较高、结晶度较高，形貌和粒径大小可控，该制备方法简单易操作，能够高效制备得到磷酸盐系复合正极材料，有利于广泛应用于工业上。

技术研发人员：符林总,万远鑫,孔令涌,李意能,李蒙南,冯泽,薛山
受保护的技术使用者：佛山市德方纳米科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15