[发明专利]一种改善导电性的磷酸铁锂、制备方法及应用

说明书

本发明公开一种改善导电性的磷酸铁锂，包括干燥的片状磷酸铁锂表面电沉积有一金属层，金属层生长于磷酸铁锂；其中，金属颗粒粒径小于磷酸铁锂的粒径；本发明还公开了磷酸铁锂的改性方法以及应用；本发明在片状磷酸铁锂表面电沉积金属层，利于改性金属与磷酸铁锂的结合和混合，提升磷酸铁锂低温下的电导率，有效改善金属改性磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池在低温下的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别是涉及一种提高磷酸铁锂正极导电性的方法以及使用该提高了导电性磷酸铁锂正极的锂离子电池。

背景技术

随着室外温度的降低，电动汽车起步变慢，而且续航里程也大大缩短。根据现有数据可知，在0℃以下锂离子电池的输出性能受影响，在-20℃以下的低温时电池的性能均有明显的恶化，在-40℃电池只能放出额定容量的30%甚至更低。

磷酸铁锂是一种安全性能高、循环寿命长的正极材料，但低温性能不佳，严重限制了其应用，继续通过一定手段提升低温性能。

磷酸铁锂低温性能差重要是因为其材料本身为绝缘体，电子导电率低，锂离子扩散性差，低温下导电性差，使得电池内阻新增，所受极化影响大，电池充放电受阻，因此低温性能不理想。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种提高导电性的磷酸铁锂，本发明在片状磷酸铁锂表面电沉积金属层，利于改性金属与磷酸铁锂的结合和混合，提升磷酸铁锂低温下的电导率，可有效改善锂离子电池低温下的循环性能。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：干燥的片状磷酸铁锂表面电沉积有一金属层，金属层生长于磷酸铁锂；

其中，金属颗粒粒径小于磷酸铁锂的粒径。

优选所述金属层由Ni、Sn和Ce中的一种制成。进一步优选Ce的改善效果优于金属Ti和金属Sn。本发明中金属物质选择Ni、Sn、Ce中的一种，此三种金属粒径比磷酸铁锂小，与Fe之间存在静电吸附，可附着与磷酸铁锂表面，金属导电性受温度影响较小，可以提升磷酸铁锂低温下的导电率。

优选所述磷酸铁锂颗粒的D₅₀在8μm至13μm。本发明中磷酸铁锂颗粒太大，离子脱嵌速度慢，不利于低温充放电，颗粒太小，沉积金属比例大，降低材料整体的容量。

本发明的第二目的在于提供一种磷酸铁锂正极改性方法，本发明在磷酸铁锂正极片表面利用电沉积获得包覆片状磷酸铁锂的金属层，金属层包覆均匀，简便可控。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：步骤一、制备工作电极；

将磷酸铁锂粉末加入粘结剂与溶液，均匀混合成糊状，导入压片机，压成片状磷酸铁锂，干燥得到磷酸铁锂电极作为电沉积的工作电极；

步骤二、制备电沉积溶液；

将有机金属盐加入苯与四氢呋喃混合溶液，有机金属盐的质量为步骤一中所得工作电极质量的5%至20%；

步骤三、电沉积；

将工作电极、对电极以及参比电极浸入步骤二所得电沉积溶液，电沉积；

清洗，干燥得到沉积有金属层的磷酸铁锂；

其中，步骤三中对电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极。

本发明中有机金属盐的用量为磷酸铁锂的5%至20%；有机金属盐用量太少，磷酸铁锂表面沉积的金属少，改性不明显，有机金属盐加量太多，浪费原材料。

优选粘结剂为聚偏氟乙烯，粘结剂质量为片状磷酸铁锂质量的3%至8%。

优选步骤二中四氢呋喃的质量为苯质量的3至7倍。本发明中提供反应场所，二者用量的比影响到有机金属盐的溶解性，保证溶解全部有机金属盐，对电沉积结构不产生影响。