【技術實現步驟摘要】
本申請屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種磷酸鐵鋰復合材料及其制備方法、正極極片和二次電池。
技術介紹
1、鋰離子電池具有能量密度高、單體輸出電壓高、循環穩定性優異、環境友好、可快速充放電和使用壽命長等優點，被廣泛應用于電子產品、電動汽車和系能源電站的儲能電源系統等。
2、磷酸鐵鋰正極材料的低電導率限制了其在低溫下的倍率和循環性能。
技術實現思路
1、本申請實施例提供一種磷酸鐵鋰復合材料及其制備方法、正極極片和二次電池，能夠通過改性材料的體相和界面，從反應學動力和有效鋰含量兩方面進行改善，通過兩種的協同作用來提升磷酸鐵鋰復合材料的低溫性能。
2、第一個方面，本申請實施例提供一種磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，包括：將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料，再在第一預設條件下對燒結料進行煅燒處理，得到m摻雜的磷酸鐵鋰半成品；將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料，在第二預設條件下對包覆物料進行煅燒處理，得到碳層包覆的金屬氧化物；將m摻雜的磷酸鐵鋰半成品、碳層包覆的金屬氧化物和鋰源進行混合處理得到第三物料，在第三預設條件下對第三物料進行煅燒處理，得到磷酸鐵鋰復合材料。
3、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，m元素包括ti、mn、v和cr中的至少一種。
4、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第
5、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，m元素摻雜源與鐵源的摩爾比為0.01：1～0.15：1。
6、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，第一溶劑與第一物料的質量比為1：5～1：10。
7、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，燒結料中還包括碳源。
8、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，碳源包括葡萄糖、peg、檸檬酸、蔗糖和pvdf中的至少一種。
9、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，碳源的質量為第一物料總質量的1％～20％。
10、在本申請的任意實施例中，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，第一預設條件包括以下至少一者：煅燒的溫度為400～600℃；煅燒時的升溫速率為2～5℃/min；煅燒時的保溫時間為4～15h；煅燒時的氣氛為非活性氣體。
11、在本申請的任意實施例中，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，金屬氧化物包括過渡金屬的化合物，過渡金屬的化合物包括fe2o3、co2o3和ni2o3中的至少一種。
12、在本申請的任意實施例中，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，含氮有機物包括2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷和4-[(n-boc)氨基甲基]苯胺中的至少一種。
13、在本申請的任意實施例中，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，第二溶劑包括乙醇、nmp和乙醚中的至少一種。
14、在本申請的任意實施例中，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，金屬氧化物與含氮有機物的質量比為1：0.02～1：0.10。
15、在本申請的任意實施例中，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，第二預設條件包括以下至少一者：煅燒的溫度為400～600℃；煅燒時的升溫速率為2～5℃/min；煅燒時的保溫時間為4～15h；煅燒時的氣氛為非活性氣體。
16、在本申請的任意實施例中，在將含有m摻雜的磷酸鐵鋰半成品、碳層包覆的金屬氧化物和鋰源的第三物料混合的步驟中，m摻雜的磷酸鐵鋰半成品的質量與碳層包覆的金屬氧化物和鋰源總的質量之比為100：0.1～100：0.5。
17、在本申請的任意實施例中，在將含有m摻雜的磷酸鐵鋰半成品、碳層包覆的金屬氧化物和鋰源的第三物料混合的步驟中，碳層包覆的金屬氧化物與鋰源的摩爾比為1：5～1：6，碳層包覆的金屬氧化物的摩爾數以其中的金屬元素來計，鋰源的摩爾數以其中的鋰元素來計。
18、在本申請的任意實施例中，在將含有m摻雜的磷酸鐵鋰半成品、碳層包覆的金屬氧化物和鋰源的第三物料混合的步驟中，第三預設條件包括以下至少一者：煅燒的溫度為400～700℃；煅燒時的升溫速率為2～5℃/min；煅燒時的保溫時間為4～24h；煅燒時的氣氛為非活性氣體。
19、第二個方面，本申請實施例提供了一種磷酸鐵鋰復合材料，由內至外依次包括m摻雜的磷酸鐵鋰、富鋰化合物層和n摻雜碳層。
20、在本申請的任意實施例中，富鋰化合物層包括鎳基富鋰材料。
21、第三個方面，本申請實施例提供了一種正極極片，正極極片包括正極集流體和位于正極集流體至少一個表面上的正極膜層，正極膜層包括上述的制備方法所得到的磷酸鐵鋰復合材料或上述的磷酸鐵鋰復合材料。
22、第四個方面，本申請實施例提供了一種二次電池，包括上述的制備方法得到的磷酸鐵鋰復合材料或上述的磷酸鐵鋰復合材料。
23、本申請實施例的磷酸鐵鋰復合材料及其制備方法、正極極片和二次電池，能夠通過在材料的體相和界面處進行改性，形成以m元素摻雜的磷酸鐵鋰為內核，以包覆在內核的外表面的富鋰化合物為第一殼層，以包覆在第一殼層外表面的n摻雜碳層為第二殼層的磷酸鐵鋰復合材料。而n摻雜后的碳層會使第二殼層的氧化還原電位降低，能與第一殼層迅速發生脫鋰的作用，形成電勢差，進而使得磷酸鐵鋰復合材料在低溫下更容易脫嵌鋰離子；而內核磷酸鐵鋰在進行m元素的摻雜后能夠使得材料本身脫嵌鋰離子所需要的電位降低，第一殼層脫嵌之后所形成的電位差足夠引起材料本身脫嵌鋰反應的進行，從而共同實現在低溫條件下快速脫嵌鋰離子，即，通過反應學動力和有效鋰含量兩方面的協同作用來提升磷酸鐵鋰復合材料的低溫性能。
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1.一種磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有鐵源、鋰源、磷源及M元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，M元素包括Ti、Mn、V和Cr中的至少一種；
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有鐵源、鋰源、磷源及M元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，第一預設條件包括以下至少一者：
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，第二預設條件包括以下至少一者：
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將所述M摻雜的磷酸鐵鋰半成品、所述碳層包覆的金屬氧化物和鋰源的進行混合處理得到第三物料的步驟中，
7.一種磷酸鐵鋰復合材料，其特征在于，由內至外依次包括M摻雜的磷酸鐵鋰、富鋰化合物層和N摻雜碳層。
<...【技術特征摘要】
1.一種磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，m元素包括ti、mn、v和cr中的至少一種；
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有鐵源、鋰源、磷源及m元素摻雜源的第一物料與第一溶劑混合得到燒結料的步驟中，第一預設條件包括以下至少一者：
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在將含有金屬氧化物及含氮有機物的第二物料與第二溶劑混合得到包覆物料的步驟中，第二預設條件包括以下至少一者：
6.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳夢龍，萬遠鑫，劉廳，馮澤，孫言，李意能，
申請(專利權)人：深圳市德方納米科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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