[发明专利]一种正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将铁源、磷源、锂源、碳源、表面活性剂、金属元素添加剂和分散剂混合，得到分散液，干燥后得到正极材料前驱体；

(2)所述的磷酸铁锂前驱体经低温烧结后，与石墨催化剂混合，高温烧结得到正极材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述碳源包括可碳化材料和/或碳材料，优选为可碳化材料；

优选地，所述可碳化材料包括蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、淀粉、麦芽糖、壳聚糖、聚乙烯醇PVA、聚乙烯PE、聚丙烯PP和聚吡咯PPy中的至少一种；

优选地，所述碳材料包括乙炔黑、石墨粉和碳纳米管中的至少一种；

优选地，步骤(1)所述碳源的重量占比为正极材料理论重量的5％～15％；

优选地，步骤(1)所述表面活性剂包括十六烷三甲基溴化铵CTAB、十六烷三甲基氯化铵CTAC、三乙醇胺TEOA、乙二醇EG和聚乙二醇PEG中的至少一种；

优选地，步骤(1)所述表面活性剂的加入量为正极材料理论重量的0.1～2.0％；

优选地，步骤(1)所述金属元素添加剂为金属氧化物；

优选地，所述金属氧化物包括氧化镁、氧化铝、氧化钛、氧化钒、氧化铌、氧化锰和氧化镍中的至少一种；

优选地，步骤(1)所述金属元素添加剂的加入量为正极材料理论重量的0.1～5.0％，优选为0.5～1.5％；

优选地，步骤(1)所述分散剂包括水、乙醇和丙酮中的至少一种；

优选地，步骤(1)中，铁源、磷源和锂源的摩尔比为0.93～0.98：0.98～1.00:1.02～1.06。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合按照下述方式进行：

将表面活性剂和分散剂制备成表面活性剂溶液，然后添加铁源、磷源、碳源，再通过加热处理使混合物充分溶解，得到混合液A；

将锂源和至少一种金属元素添加剂加入至上述混合液A中，得到混合液B。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述的磷酸铁锂前驱体在低温烧结前进行破碎的步骤；

优选地，步骤(2)所述低温烧结在保护气体的保护氛围下进行，所述低温烧结的保护气体包括氮气、氦气、氩气或氖气中的至少一种；

优选地，步骤(2)所述低温烧结的温度为250～450℃；

优选地，步骤(2)所述低温烧结的升温速率为5～20℃/min；

优选地，步骤(2)所述低温烧结的恒温时间为8～15h；

优选地，所述低温烧结后，对低温烧结的产物进行破碎得到半成品，将所述半成品与石墨催化剂混合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述石墨催化剂为具有环状结构的可碳化有机物及其衍生物；

优选地，所述具有环状结构的可碳化有机物及其衍生物包括萘、菲、蒽、芘、苝及其衍生物、二茂铁、二苯基膦和三苯基甲烷中的至少一种；

优选地，所述萘、菲、蒽、芘、苝及其衍生物中，苝的衍生物包括苝-3,4,9,10-四羧酸二酐；

优选地，步骤(2)所述石墨催化剂的加入量为正极材料理论重量的0.5～5.0％，优选为1.0～3.0％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述高温烧结在保护气体的保护氛围下进行，所述高温烧结的保护气体包括氮气、氩气、氢氩混合气、气化甲烷或乙醇中的至少一种；

优选地，步骤(2)所述高温烧结的温度为500～850℃；

优选地，步骤(2)所述高温烧结的升温速率为5～20℃/min；

优选地，步骤(2)所述高温烧结的恒温时间为8～15h。