[发明专利]改性磷酸铁锂及其制备方法和应用以及正极材料和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及改性磷酸铁锂及其制备方法和应用以及正极材料和锂离子电池。

背景技术

随着“十三五”国家战略性新兴产业发展规划中再次明确了新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业的战略地位，我国动力电池领域将持续得到巨大的发展，其中磷酸铁锂锂离子电池以其优异的循环性、安全性且绿色环保而受到广泛应用。但传统的磷酸铁锂因其较低的离子迁移率和电子电导率，渐渐不能满足新能源汽车动力电池使用要求，主要体现在：1、大倍率充放电性能较差，锂离子电池在大倍率充放电时，电池内部极化增加，内阻增大，温升较快，严重时甚至发生短路，存在较大的安全隐患。2、低温放电性能差，相比于常温及高温环境，低温环境下，磷酸铁锂电池的离子迁移率和导电率随数量级的趋势下降，导致电池放电电压平台的下降，造成电池容量的减小甚至于放不出电。如何实现磷酸铁锂锂离子电池在大倍率电流情况下快速充放电以及低温环境下有效放电以成为当前技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性磷酸铁锂，使用本发明的改性磷酸铁锂作为电池材料能够解决电池在大倍率电流条件下不能快速充放电以及在低温环境中不能有效放电的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种改性磷酸铁锂的制备方法，该方法包括：

将磷酸铁锂、含氮石墨烯和有机溶剂混合，干燥后进行第一热处理，得到改性磷酸铁锂。

本发明还提供了一种由上述的方法得到的改性磷酸铁锂。

本发明还提供了上述改性磷酸铁锂在作为电池材料中的应用。

本发明还提供了一种正极材料，所述正极材料包括：正极活性物质，正极活性物质包括上的改性磷酸铁锂。

本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液；所述正极材料为上述的正极材料；所述正极材料还包括聚偏氟乙烯和导电剂；所述负极材料包括石墨、丁苯橡胶、导电剂和羧甲基纤维素钠。

通过上述技术方案，本发明提供了一种改性磷酸铁锂及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将磷酸铁锂、所述含氮石墨烯和有机溶剂混合，干燥后进行第一热处理，得到改性磷酸铁锂；得到的改性磷酸铁锂具备较高的离子迁移率和电子电导率，同时，将制得的改性磷酸铁锂作为电池材料可以提高电池的充放电性能，减少电池内部的极化；将制得的改性磷酸铁锂作为正极材料可以使得电池在大倍率电流下快速充放电，在低温环境下也能保持优良的充放电性能；特别的，将制得的正极材料应用在锂离子电池中，由于改性磷酸铁锂较高的离子迁移率和电子电导率，使得锂离子电池在大倍率电流下快速充放电，在低温环境下也能有效的放电，大大提高了锂离子电池的性能，充分发挥锂离子电池的优势。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是按照本发明实施例1的方法制备的锂离子电池8C倍率充放电曲线；

图2是按照本发明实施例1的方法制备的锂离子电池1C倍率下充电5C倍率下放电循环性能曲线；

图3是按照本发明实施例1的方法制备的锂离子电池在-20℃温度下5C低温倍率放电曲线。

附图说明

1-放电曲线 2-充电曲线

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种改性磷酸铁锂，该方法包括：

将磷酸铁锂、所述含氮石墨烯和有机溶剂混合，干燥后进行第一热处理，得到改性磷酸铁锂。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了提高制得的改性磷酸铁锂的离子迁移率和电子电导率，含氮石墨烯的制备步骤包括：将氧化石墨烯和尿素混合搅拌、可选的进行干燥，然后进行第二热处理，得到含氮石墨烯。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了提高制得的改性磷酸铁锂的离子迁移率和电子电导率，第一热处理和第二热处理的条件各自包括：温度为500-900℃。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了合理控制热处理的时间，进一步增加改性磷酸铁锂的离子迁移率和电子电导率，第一热处理和第二热处理的时间为1-2.5h。