[发明专利]一种正极材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种正极材料的制备方法及其应用，其中，制备方法包括以下步骤：S1.将铁源、磷酸盐和碳包覆剂混合；S2.将步骤S1所得混合料、锂源和碳源混合分散，得到固相产物；所述固相产物中包括磷酸亚铁锂；S3.热处理所述浆料；S4.将步骤S3所得混合料分级；所述碳包覆剂包括聚偏氟乙烯和十六烷基三甲基溴化铵。本发明的正极材料的制备方法，极大地提高材料的容量发挥和倍率性能，聚偏氟乙烯和十六烷基三甲基溴化铵的预包覆处理更好的提升了包覆层的均一性、致密性，正极材料的倍率、寿命性能。本发明还提供了上述制备方法的应用。

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及一种正极材料的制备方法及其应用。

背景技术

锂离子二次电池因其具有小体积，轻重量，高能量密度，便于携带等优势得到快速发展。其中正极材料是锂离子二次电池的主要组成部分，占电池比例的30～40％。正极材料目前主要包括LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄材料，其中LiFePO₄因具有循环性能好、电压平台适中、放电稳定、比容量较高、安全性能优且无污染等优点，成了目前最有前景的正极材料之一。

在现有的LiFePO₄生产工艺中，一般采用葡萄糖、蔗糖、PEG(聚乙二醇)作为碳源与铁源、磷源、锂源、溶剂进行混合包覆，在此过程中包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程，现有生产工艺得到的LiFePO₄正极材料存在克容量发挥低；材料振实密度及极片使用压实密度偏低，材料倍率性能偏低，电池循环寿命偏低的缺陷。

因此提供一种正极材料的制备方法，能够解决现有LiFePO₄正极材料压实密度偏低，材料倍率性能偏低，电池循环寿命偏短的问题是目前的当务之急。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种正极材料的制备方法极大地提高材料的容量发挥、倍率性能和寿命性能。

本发明还提出一种上述正极材料在二次电池中的应用。

根据本发明的第一方面实施例的一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将铁源、磷酸盐和碳包覆剂混合；

S2.将步骤S1所得混合料、锂源和碳源混合分散，得到固相产物；

所述固相产物中包括磷酸亚铁锂；

S3.热处理所述固相产物；

S4.将步骤S3所得混合料分级；

所述碳包覆剂包括聚偏氟乙烯和十六烷基三甲基溴化铵。

根据本发明第一方面实施例，至少具有如下有益效果：

1.本发明通过采用碳包覆剂对铁源、磷源的预包覆，并利用碳包覆剂的特性，降低颗粒间的作用力与表面张力，使细化的粒子可与碳源匀混合分布更好的提高材料的分散及溶解包覆效果。在烧结过程中包覆剂的碳化产物形成LiFePO₄/C的壳核结构由碳源的碳化产物连接起来，建立出三维空间的导电网络。可提高正极材料的容量，压实密度及倍率性能，同时也保证了正极材料的电化学性能。