【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池，具體涉及一種小粒徑正極活性材料、制備方法及其應用。
技術介紹
1、近年來，鋰離子電池作為高比容量的化學電源已經廣泛應用于移動通訊、筆記本電腦、攝像機、照相機、便攜式儀器儀表等領域，也是各國大力研究的電動汽車、空間電源的首選配套電源，成為可替代能源的首選。目前，研究最多的正極材料包括l?i?coo2、l?i?n?io2、l?i?mn2o4、l?i?fepo4(磷酸鐵鋰)等。其中，磷酸鐵鋰正極材料因其結構穩定性高、安全性能好、工作電壓適中、平臺特性好、理論容量大等優點，逐漸成為研究熱點。
2、隨著科技的發展，對電池性能的要求也在不斷提高，特別是在低溫性能和超長循環穩定性方面。目前磷酸鐵鋰電池的正極材料對電池性能起著至關重要的作用。
3、現有磷酸鐵鋰材料依舊存在一定缺陷，如低溫性能較差，導致由其制備的電池在低溫環境下容量保持率低，限制了其在某些極端環境中的應用。專利公告號為cn105293458b的專利公開了一種磷酸亞鐵及其制備方法、磷酸亞鐵鋰正極活性材料及其制備方法，該專利磷酸亞鐵包括片狀顆粒即分布在所述片狀顆粒表面的小顆粒；所述片狀顆粒的粒徑分布為5-10微米，所述小顆粒的粒徑分布為0.1-2微米，小粒徑材料中的離子擴散路徑也相應縮短，使得鋰離子在充放電過程中的擴散速率增加，進一步提升了電池的性能。但該專利及現有技術制備得到的小粒徑正極活性材料仍具有循環性能較差的缺點。
技術實現思路
1、為了解決
技術介紹
中現有技術制備得到的小粒徑正極
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：
3、一種小粒徑正極活性材料的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟a1：將鐵摻雜碳源氮源組合物、氫氧化鋰、磷酸二氫銨進行球磨混合1-1.5h，得到前驅體顆粒，其中，鐵摻雜碳源氮源組合物由沒食子酸/三聚氰胺組合物和六水氯化鐵絡合制得；
5、其中，鐵摻雜碳源氮源組合物、氫氧化鋰、磷酸二氫銨的質量比為2.23g：0.24g：1.15g。
6、當鐵與碳源氮源一起形成組合物時，它們在球磨混合過程中能夠更充分地接觸和混合。這有助于確保鐵元素在最終的正極活性材料中均勻分布，避免局部濃度過高或過低的情況。均勻分布的鐵離子可以提供更多的活性位點，有利于鋰離子的嵌入和脫嵌，從而提高電池的電化學性能，且碳源氮源均勻混合的有助于形成均勻的單分散形貌，從而提高正極活性材料的電化學性能，包括在不同充放電倍率下的放電比容量。碳源在球磨過程中可以限制磷酸鐵鋰晶粒在燒結爐中的生長，從而有助于減小粒徑。
7、碳源與氮源的摻雜還可以增強磷酸鐵鋰顆粒的結構穩定性，防止顆粒在燒結過程中發生團聚或異常長大，從而減小了顆粒的粒徑。
8、步驟a2：將前驅體顆粒置于惰性氣氛中燒結，得到小粒徑正極活性材料。
9、進一步地，步驟a2中，惰性氣氛的氣體為氮氣或氬氣的任意一種。
10、進一步地，步驟a2中，燒結溫度為650-800℃，燒結時間為1-2h。
11、鐵摻雜碳源氮源組合物中含有由沒食子酸/三聚氰胺組合物提供的碳源和氮源，沒食子酸是一種有機碳源，有機碳源對材料電化學性能的影響更顯著，這主要是因為在燒結過程中，有機碳源會發生熱分解，分解出來的碳可以更緊密的包覆在材料表面，從而提高電導率。三聚氰胺中含有豐富的氮元素，鐵摻雜碳源氮源組合物這種含n碳源可以在煅燒過程中形成原位的n摻雜碳層，n摻雜可以在碳材料的晶格中引入額外的電子或空穴，從而改變其電子結構。這種改變使得n摻雜碳層具有更高的電子遷移率，進而提高了材料的導電性，使得電子在正極材料中的傳輸更加順暢，從而提高了電池的放電容量；n摻雜碳層降低了離子穿透的能量勢壘，使得鋰離子在電池循環過程中的遷移更加容易，從而減少了電池的極化現象和容量衰減延長了電池的循環壽命，進一步地，n摻雜碳層還可以作為一層保護層，減少電解液與正極材料之間的副反應，進一步延長電池的循環壽命。
12、鐵摻雜碳源氮源組合物在燒結之后的孔隙大部分屬于介孔結構，具有較大的比表面積，為鋰離子存儲過程提供了電/離子傳輸通道，加速了電解質的擴散，提高了電池的電化學性能。
13、鐵摻雜碳源氮源組合物可以提供具有良好機械強度的碳骨架，不僅提高了整體電導率，而且有利于鋰離子在多孔結構中的快速擴散，提高了電池的電化學性能。
14、進一步地，鐵摻雜碳源氮源組合物的制備方法為：
15、步驟b1：將沒食子酸和三聚氰胺加入去離子水中，80℃攪拌1.5-2h后180℃保溫12h，取出，80℃干燥，得到沒食子酸/三聚氰胺組合物；
16、其中，沒食子酸、三聚氰胺和去離子水的質量比為5.1g：3.2g：80-100ml。
17、步驟b2：將沒食子酸/三聚氰胺組合物、六水氯化鐵加入去離子水中，室溫反應2-4h，干燥，得到鐵摻雜碳源氮源組合物。
18、沒食子酸的羧基可以與三聚氰胺的氨基反應生成酰胺基團，從而形成沒食子酸/三聚氰胺組合物，沒食子酸/三聚氰胺組合物中含有大量的酚羥基，可以與鐵離子絡合，從而形成了鐵摻雜碳源氮源組合物。鐵摻雜碳源氮源組合物的形成有助于三者的均勻結合。
19、其中，沒食子酸/三聚氰胺組合物、六水氯化鐵、去離子水的質量比為5g：1-1.2g：100-130ml。
20、進一步地，一種小粒徑正極活性材料的制備方法制備得到的一種小粒徑正極活性材料在鋰離子電池中的應用。
21、本專利技術的有益效果：
22、1、本專利技術制備得到的小粒徑正極活性材料的粒徑較小，具有優異的電化學性能。且本專利技術的制備方法簡單，有利于大規模生產，在電池材料
，具有推廣應用價值。
【技術保護點】
1.一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟A1中，鐵摻雜碳源氮源組合物、氫氧化鋰、磷酸二氫銨的質量比為2.47g：1.15g：0.24g。
3.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟A2中，惰性氣氛的氣體為氮氣或氬氣的任意一種。
4.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟A2中，燒結溫度為650-800℃，燒結時間為1-2h。
5.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，鐵摻雜碳源氮源組合物的制備方法為：
6.根據權利要求5所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟B1中，沒食子酸、三聚氰胺和去離子水的質量比為5.1g：3.2g：80-100mL。
7.根據權利要求5所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟B2中，沒食子酸/三聚氰胺組合物、六水氯化鐵、去離子水的質量比為2.2g：0.27g：10
8.一種小粒徑正極活性材料，其特征在于，由權利要求1-8任意一項所述制備方法制成。
9.根據權利要求8所述的小粒徑正極活性材料在鋰離子電池中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟a1中，鐵摻雜碳源氮源組合物、氫氧化鋰、磷酸二氫銨的質量比為2.47g：1.15g：0.24g。
3.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟a2中，惰性氣氛的氣體為氮氣或氬氣的任意一種。
4.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備方法，其特征在于，步驟a2中，燒結溫度為650-800℃，燒結時間為1-2h。
5.根據權利要求1所述的一種小粒徑正極活性材料的制備...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳濤，練平，王躍林，譚正蘭，禹夢，曹澤宇，劉帥，
申請(專利權)人：湖南裕能新能源電池材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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