[发明专利]一种用于二次电池制造的无锂正极材料及其制造方法

摘要

本发明的目的是提供一种用于二次电池制造的无锂正极材料及其制造方法，具体方法是在磷酸亚铁溶液或磷酸锰溶液或磷酸锰铁溶液中加入0.01‑30％亲水性石墨烯或CNT碳源，充分分散后，通过共沉淀，得到原位包覆或在构成一次颗粒的晶元上形成由内至外的均匀碳涂层的CNT或石墨烯磷酸铁或磷酸锰或磷酸锰铁正极材料。获得的材料经无水化和研磨对粒度处理后，无需加入锂元素，即可直接装配动力电池。该无锂正极材料的电性能完全符合/优于含有锂元素的电池正极材料的电性能，即无锂正极材料电性能符合/优于锂电池正极材料。

主权项

1.一种用于二次电池制造的无锂正极材料的制造方法，该材料的分子通式为A_xB_1‑xD_yE_zPO₄/C，其中：x=0‑1；y=0‑2；z=0‑2，A=铁（Fe）元素、B=锰（Mn）元素、D=镍（Ni）元素、E=钴（Co）元素，碳源C为水溶性碳纳米管或水溶性石墨烯，其特征在于，包括如下步骤：（1）将质量浓度为10‑18%的稀磷酸加热至50‑70℃，搅拌，搅拌速度控制为 45‑55r/min，再加入磷酸亚铁、磷酸锰、镍源、钴源中的任意一种或两种以上，以及工业级维生素C，继续在该温度及搅拌速度下搅拌至溶解，所述的维生素C的加入质量为最终正极材料质量分数的1‑20%，所述的镍源为氢氧化镍或硫酸镍或氯化镍，所述的钴源为氢氧化钴或草酸钴或硫酸钴或氯化钴；（2）将步骤（1）中的溶解后的原料过滤得澄清的磷酸盐溶液，将该澄清的磷酸盐溶液升温至80‑100℃后加入水溶性碳纳米管或水溶性石墨烯，充分搅拌，30min 后，每间隔5min取样检测粒度，待D50稳定后，即加入质量浓度为27.5‑35%双氧水或质量浓度为20‑30%的氨水，进行氧化，继续反应30‑50min后进行过滤，得滤饼，所述的水溶性碳纳米管或水溶性石墨烯的添加质量为正极材料质量分数的0.01%‑30%；（3）滤饼经过3‑5次抽洗后，用乙醇作分散剂，于行星球磨机内研磨2‑4小时，取出置于烘箱内，在50‑120℃干燥4小时，再置于马弗炉内于500‑750℃下进行无水处理，水分控制在1000PPM以下，产品经ICP检测，Ca、Mg、Cu、Cr、Zn杂质在50PPM以下；激光粒度仪测试D50在1‑6微米之间，即可得到用于二次电池制造的无锂正极材料。