一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用与流程

    专利查询2025-07-24  72


    本发明涉及有锂离子电池,特别涉及一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由gilbert n.lewis提出并研究。20世纪70年代时,m.s.whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,锂电池已经成为了主流。

    2、磷酸铁锂自1997年提出后便引起了广泛关注,以其卓越的稳定性、高倍率充电、无毒、长循环寿命的特性在锂离子电池正极材料中占据一席之地,但作为正极材料磷酸铁锂同样具有明显缺陷例如低电导率、离子扩散率等。

    3、就正极材料而言,低电导率很大程度上限制了磷酸铁锂电池的性能,为了提高磷酸铁锂的电导率目前改进方法有诸如碳包覆、金属掺杂、添加金属粒子等,能使得电导率提升数个数量级。在lfp的生产过程中常以碳源作为还原剂,碳源的加入能给磷酸铁锂表面形成碳包覆从而增强颗粒的导电性,通常碳包覆采用葡萄糖、蔗糖、白砂糖或者peg等,但是这些碳源包覆的同时也会造成正极材料压实性能的降低,进而导致电化学性能降低。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用,其目的是为了解决现有改性方法采用葡萄糖、蔗糖、白砂糖或者peg进行碳包覆造成正极材料压实性能降低和电化学性能降低等问题。

    2、为了达到上述目的,本发明的实施例提供了一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用,本发明采用β树脂含量为45%-55%的树脂基沥青作为碳源,由于β树脂具有较高的粘结强度,烧结过程中形成硬炭加软炭结构,可以均匀包覆在磷酸铁锂材料的外表面,形成稳定核壳结构,压实密度高,形成的包覆层均匀致密,循环性能和倍率性能均有提升。

    3、本发明的实施例的一个目的在于提供一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,包括如下步骤:

    4、s1:取磷酸铁、碳酸锂加水混合,进行砂磨,得到浆料;

    5、s2:取树脂基沥青加入至乙醇溶剂中,加热搅拌溶解,得到沥青溶液;

    6、s3:将所述浆料加入至沥青溶液中,进行砂磨,得到混合溶液;

    7、s4:将所述混合溶液进行喷雾干燥,得到正极材料前驱体;

    8、s5:将所述正极材料前驱体在惰性气氛保护下高温烧结,冷却至室温后粉碎,即得。

    9、根据本发明的实施例的一方面,步骤s1中,砂磨后粒度d50为0.8~1.2μm。

    10、根据本发明的实施例的一方面,步骤s2中,加热温度45~80℃,时间2~8h。

    11、根据本发明的实施例的一方面,步骤s2中,树脂基沥青的β树脂含量在45%~55%。

    12、根据本发明的实施例的一方面,步骤s3中,砂磨后粒度d50为0.6~1.0μm。

    13、根据本发明的实施例的一方面,步骤s4中,喷雾干燥的温度为90~250℃、时间为4~5h。

    14、根据本发明的实施例的一方面,步骤s5中,烧结温度为500~1000℃,烧结时间为6~14h;惰性气氛为氮气。

    15、根据本发明的实施例的一方面,所述树脂基沥青和磷酸铁质量比为100:1~100:10。

    16、基于一个发明总的构思,本发明的实施例还提供了上述的制备方法获得的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料。

    17、本发明的实施例的另一个目的在于提供上述的制备方法获得的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料在锂离子电池中的应用。

    18、本发明的上述方案有如下的有益效果:

    19、本发明采用β树脂含量45%-55%的树脂基沥青作为碳源,由于β树脂具有较好的粘结强度,烧结过程中形成硬炭和软炭结构,可以均匀包覆在磷酸铁锂材料的外表面,形成稳定核壳结构,制备的正极材料压实密度高,形成的包覆层均匀致密,循环性能和倍率性能均有提升。



    技术特征:

    1.一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂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所述的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤s1中,砂磨后粒度d50为0.8~1.2μm。

    3.根据权利要求1所述的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤s2中,加热温度45~80℃,时间2~8h。

    4.根据权利要求1所述的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤s2中,树脂基沥青的β树脂含量在45%~55%。

    5.根据权利要求1所述的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤s3中,砂磨后粒度d50为0.6~1.0μm。

    6.根据权利要求1所述的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤s4中,喷雾干燥的温度为90~250℃、时间为4~5h。

    7.根据权利要求1所述的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤s5中,烧结温度为500~1000℃,烧结时间为6~14h;惰性气氛为氮气。

    8.根据权利要求1所述的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述树脂基沥青和磷酸铁质量比为100:1~100:10。

    9.如权利要求1~8任一项所述的制备方法获得的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料。

    10.如权利要求1~8任一项所述的制备方法获得的一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料在锂离子电池中的应用。


    技术总结
    本发明提供了一种高压实倍率型长循环磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用。该方法包括取磷酸铁、碳酸锂加水混合,进行砂磨,得到浆料;取树脂基沥青加入至乙醇溶剂中,加热搅拌溶解,得到沥青溶液;将所述浆料加入至沥青溶液中,进行砂磨,得到混合溶液;将所述混合溶液进行喷雾干燥,得到正极材料前驱体;将所述正极材料前驱体在惰性气氛保护下高温烧结,冷却至室温后粉碎,即得。本发明采用β树脂含量45%‑55%的树脂基沥青作为碳源,由于β树脂具有较好的粘结强度,烧结过程中形成硬炭和软炭结构,可以均匀包覆在磷酸铁锂材料的外表面,形成稳定核壳结构,制备的正极材料压实密度高,形成的包覆层均匀致密,循环性能和倍率性能均有提升。

    技术研发人员:郭娜娜,李冠毅,白科,孙玉龙,姚海飞
    受保护的技术使用者:江西安驰新能源科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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