[发明专利]一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法。该方法通过将材料的一次颗粒按大中小的不同分别进行不同的包覆改性，使材料的大中小颗粒的具有梯度、均匀且完整包覆层，尤其对材料中的一些颗粒小、比表大的小颗粒进行了更好的包覆改性，对材料整体的颗粒结构稳定性有了很大提升。该方法制得的磷酸铁锂复合材料制备的电池1C充放电200周容量保持率在98.0％以上，同时磷酸铁锂复合材料的压实密度在2.61g/cm³以上。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体地说，涉及一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池以其轻便高效、循环寿命长、安全性能好等特点，使其应用领域不断扩大，并逐渐应用到电动汽车领域。而磷酸铁锂以其充放电效率高、具有很好的循环稳定性，电池更耐用，高安全性高，且价格便宜、资源丰富而倍受重视，得到广泛研究和应用，但由于其自身电子和离子电导率均很低，在大电流充放电条件下，其内部磷酸铁锂材料得不到充分利用，从而导致在实际应用过程中磷酸铁锂的理论容量得不到发挥，其电化学性能也较差，所以实际应用一般都要采取一些改性手段来改善磷酸铁锂的性能。

专利CN 104821399B公开了一种通过在磷酸铁锂材料中加入导电聚合物制备磷酸铁锂正极材料的方法，有效提高了电池的倍率性能，该方法不足的是，小颗粒中的包覆锂离子更容易参与到SEI膜形成的反应中，损失的锂相对大颗粒多，从而使小颗粒比较容易造成锂损失，层较厚时往往导致材料倍率性能变差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料，所述磷酸铁锂复合材料的压实密度在2.61g/cm³以上，所述磷酸铁锂复合材料制成电池1C放电容量在150.8mAh/g以上，1C充放电200周容量保持率在98.0％以上。

本发明的另一目的在于提供所述梯度包覆的磷酸铁锂复合材料的制备方法。

一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料制备方法，包括以下步骤：

S1.小颗粒磷酸铁锂材料制备：

按锂源和磷酸铁按摩尔比1.05：1～1.06：1混合加去离子水制浆料，研磨至浆料中颗粒的粒度D50为0.15～0.25μm，喷雾干燥，一次烧结粉碎得小颗粒磷酸铁锂单晶材料；

将小颗粒磷酸铁锂单晶材料和占其质量0.3～0.4％的金属离子包覆物混合在750～850℃下二次烧结得小颗粒磷酸铁锂材料；

S2.中颗粒磷酸铁锂材料制备：

按锂源和磷酸铁按摩尔比1.03：1～1.04：1混合加去离子水制浆料，研磨至浆料中颗粒的粒度D50为0.35～0.45μm，喷雾干燥，一次烧结粉碎得中颗粒磷酸铁锂单晶材料；

将中颗粒磷酸铁锂单晶材料和占其质量0.2～0.3％的金属离子包覆物混合在750～850℃下二次烧结得中颗粒磷酸铁锂材料；

S3.大颗粒磷酸铁锂材料制备：

按锂源和磷酸铁按摩尔比1.01：1～1.02：1混合加去离子水制浆料，研磨至浆料中颗粒的粒度D50为0.55～0.65μm，喷雾干燥，一次烧结粉碎得大颗粒磷酸铁锂单晶材料；

将大颗粒磷酸铁锂单晶材料和占其质量0.1～0.2％的金属离子包覆物混合在750～850℃下二次烧结得大颗粒磷酸铁锂材料；

S4.磷酸铁锂复合材料制备：

将上述小颗粒磷酸铁锂材料、中颗粒磷酸铁锂材料和大颗粒磷酸铁锂材料按比例混合，加碳源三次烧结过筛除磁得磷酸铁锂复合材料。