正极复合材料及其制备方法和应用与流程

本申请涉及电池，特别涉及一种正极复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂离子电池是新一代的绿色高能电池，在各个领域日益显示出重要作用。一般地，锂离子二次电池包括正极、负极、电解液和隔膜。电池中水分含量过高会导致电解液中锂盐分解，锂盐分解生成的腐蚀性物质会对正极材料、负极材料、集流体等造成腐蚀破坏，降低锂离子电池的循环性能及安全性能。

技术实现思路

1、本申请提供一种正极复合材料及其制备方法和应用。

2、第一方面，本申请提供一种正极复合材料，所述正极复合材料包括正极材料和分子筛。所述正极材料的分子式为lixmnyfe1-y-zmzpo4，其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1，0≤z≤0.3，0≤1-y-z≤1，m取自ti、mg、si、zr、nb、v、co、ni中的至少一种。

3、本申请中，一方面，分子筛具有极强的吸湿性，分子筛能够吸附正极材料中的水分和电解液中的水分。分子筛将电池中的水分控制在较低的范围内，防止水分对正极材料的侵蚀，且降低了电解液中的水分含量，大大削减了副反应发生，改善电池的循环寿命，提高了正极复合材料的稳定性及电池的安全性能。

4、另一方面，由于分子筛和正极材料共同复合形成正极复合材料，可放宽正极材料水分管控范围，节省对正极材料除湿成本，更有利于正极复合材料的运输和保存。

5、再一方面，lixmnyfe1-y-zmzpo4具有循环寿命长、热稳定性高、安全性强、能量密度高等优点，能够较高地提升电池的综合性能。ti、mg、si、zr、nb、v、co、ni等元素能够提高正极材料的离子传导速率，且有利于提高正极材料的结构稳定性、充放电容量及倍率性能。

6、在一种可能的实施方式中，所述正极复合材料的粒径为100nm-200nm。

7、在一种可能的实施方式中，所述分子筛内嵌于所述正极材料。

8、在一种可能的实施方式中，所述分子筛占所述正极复合材料的质量的0.1％-2％。

9、在一种可能的实施方式中，所述分子筛的粒径为5nm-10nm。

10、在一种可能的实施方式中，所述正极复合材料包括内核和外壳，所述外壳包覆于所述内核的外表面，所述内核包括所述分子筛，所述外壳包括所述正极材料。

11、在一种可能的实施方式中，所述内核的粒径为5nm-15nm。

12、在一种可能的实施方式中，所述正极复合材料包括内核和外壳，所述外壳包覆于所述内核的外表面，所述外壳包括所述正极材料，所述内核包括部分所述分子筛，另一部分所述分子筛内嵌于所述正极材料。

13、在一种可能的实施方式中，所述内核中的所述分子筛与所述外壳中的所述分子筛的质量比为3∶2-4∶1。

14、在一种可能的实施方式中，所述内核中所述分子筛的粒径为4nm-8nm，所述外壳中分子筛的厚度为0.5nm-1.5nm。

15、在一种可能的实施方式中，所述分子筛的孔径为0.3nm-0.4nm。

16、在一种可能的实施方式中，所述分子筛为3a分子筛。

17、第二方面，本申请提供一种正极复合材料的制备方法，所述正极复合材料的制备方法包括：

18、将锂源、铁源、磷源、锰源、m金属源、碳源与水混合均匀并干燥，获得固体ⅰ；

19、将所述固体ⅰ在惰性气氛下加热，以获得固体ⅱ；

20、所述固体ⅱ中加入碳源、分子筛后，在惰性气氛下加热，获得所述正极复合材料。

21、本申请实施例提供的正极复合材料的制备方法简单，不需对正极复合材料进行复杂的疏水化改性，所制备的正极复合材料中的分子筛具有极强的吸湿性，能将正极材料或电解液中的微量水分吸附，使得整个电池体系处于极低的水含量环境，大大削减了副反应发生，改善了电池的循环寿命。

22、第三方面，本申请提供一种正极复合材料的制备方法，所述正极复合材料的制备方法包括：

23、将锂源、铁源、磷源、锰源、m金属源、碳源与水混合均匀并干燥，获得固体ⅰ；

24、将所述固体ⅰ在惰性气氛下加热，以获得固体ⅱ；

25、所述固体ⅱ中加入碳源后加热获得固体ⅲ；将固体ⅲ与分子筛混合均匀后，获得所述正极复合材料。

26、本申请实施例提供的正极复合材料的制备方法简单，不需对正极复合材料进行复杂的疏水化改性，所制备的正极复合材料中的分子筛具有极强的吸湿性，能将正极材料或电解液中的微量水分吸附，使得整个电池体系处于极低的水含量环境，大大削减了副反应发生，改善了电池的循环寿命。

27、第四方面，本申请提供一种正极极片，所述正极极片包括如上所述的正极复合材料，或包括如上所述的正极复合材料的制备方法制备得到的正极复合材料。

28、第五方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如上所述的正极极片。

技术特征：

1.一种正极复合材料，其特征在于，所述正极复合材料包括正极材料和分子筛；所述正极材料的分子式为lixmnyfe1-y-zmzpo4，其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1，0≤z≤0.3，0≤1-y-z≤1，m取自ti、mg、si、zr、nb、v、co、ni中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的正极复合材料，其特征在于，所述正极复合材料的粒径为100nm-200nm。

3.根据权利要求1或2所述的正极复合材料，其特征在于，所述分子筛内嵌于所述正极材料。

4.根据权利要求3所述的正极复合材料，其特征在于，所述分子筛占所述正极复合材料的质量的0.1％-2％；和/或

5.根据权利要求1或2所述的正极复合材料，其特征在于，所述正极复合材料包括内核和外壳，所述外壳包覆于所述内核的外表面，所述内核包括所述分子筛，所述外壳包括所述正极材料。

6.根据权利要求5所述的正极复合材料，其特征在于，所述内核的粒径为5nm-15nm。

7.根据权利要求1或2所述的正极复合材料，其特征在于，所述正极复合材料包括内核和外壳，所述外壳包覆于所述内核的外表面，所述外壳包括所述正极材料，所述内核包括部分所述分子筛，另一部分所述分子筛内嵌于所述正极材料。

8.根据权利要求7所述的正极复合材料，其特征在于，所述内核中的所述分子筛与所述外壳中的所述分子筛的质量比为3∶2-4∶1；

9.根据权利要求1-8任一项所述的正极复合材料，其特征在于，所述分子筛的孔径为0.3nm-0.4nm；和/或，

10.一种正极复合材料的制备方法，其特征在于，所述正极复合材料的制备方法包括：

11.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括如权利要求1-9任一项所述的正极复合材料，或包括如权利要求10所述的正极复合材料的制备方法制备得到的正极复合材料。

12.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括负极极片、隔膜和如权利要求11所述的正极极片。

技术总结
本申请提供一种正极复合材料及其制备方法和应用，正极复合材料包括正极材料和分子筛。正极材料的分子式为Li<subgt;x</subgt;Mn<subgt;y</subgt;Fe<subgt;1‑y‑z</subgt;M<subgt;z</subgt;PO<subgt;4</subgt;，其中0.9≤x≤1.1，0≤y≤1，0≤z≤0.3，0≤1‑y‑z≤1，M取自Ti、Mg、Si、Zr、Nb、V、Co、Ni中的至少一种。分子筛具有吸湿性，分子筛能够吸附正极材料和电解液中的水分。分子筛将电池中的水分控制在较低的范围内，防止水分对正极材料的侵蚀，降低了电解液中的水分含量，削减了副反应发生，改善电池的循环寿命，提高了正极复合材料的稳定性及电池的安全性能。正极材料具有循环寿命长、热稳定性高、安全性强、能量密度高等优点，能够较高地提升电池的综合性能。

技术研发人员：李意能,徐荣益,孔令涌,李亨利,梁师涵
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：2024/1/16