【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種磷酸鐵鋰電極材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于電極材料。
技術(shù)介紹
1、磷酸鐵鋰具有對環(huán)境無污染，循環(huán)性能優(yōu)良，無記憶效應(yīng)而且價格便宜等優(yōu)點，但是磷酸鐵鋰存在由于擴散系數(shù)低和電導(dǎo)率低所導(dǎo)致的倍率性能差、由于振實密度低所導(dǎo)致的能量密度低等缺點。上述缺點嚴(yán)重阻礙了磷酸鐵鋰正極材料的商業(yè)化生產(chǎn)。目前商業(yè)化的磷酸鐵鋰正極材料無法在滿足高能量密度的前提下?lián)碛辛己玫谋堵市阅埽瑖?yán)重限制了磷酸鐵鋰正極材料作為動力電池的大范圍應(yīng)用。
2、針對上述問題，通過導(dǎo)電性良好的碳層對磷酸鐵鋰材料進行包覆能夠有效提升磷酸鐵鋰材料的動力學(xué)性能，從而在保證容量的前提下提升材料的倍率性能。但常規(guī)的碳層包覆對磷酸鐵鋰材料的倍率性能提升有限，過厚的包覆層反而會降低材料的壓實密度并阻礙鋰離子通過，從而導(dǎo)致放電比容量下降。有研究表明，使用石墨烯或碳納米管等具有良好電子和離子電導(dǎo)率的碳材料對磷酸鐵鋰進行包覆，能夠有效避免降低材料的壓實密度并大幅度提升材料的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，但這些材料的生產(chǎn)成本較高，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
3、中國專利文獻cn117088348a公開了一種碳包覆改性磷酸鐵鋰正極的方法，該專利文獻公開的碳包覆改性磷酸鐵鋰正極的方法包括以下步驟：將碳源(鹽酸多巴胺)分散在乙醇-水混合溶液中并超聲分散處理30min，得到碳源懸浮液，將lifepo4正極材料加入到碳源懸浮液中并超聲分散處理60min得到混懸液，混懸液干燥4h，即得前驅(qū)體b；其中乙醇-水混合溶液中無水乙醇與去離子水的體積比為1:1，碳源懸浮液的濃度為10g/l和1
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，以進一步提高目前常規(guī)方法制備的碳包覆改性的磷酸鐵鋰的倍率性能。
2、本專利技術(shù)的第二個目的在于提供一種磷酸鐵鋰電極材料，以進一步提高碳包覆改性的磷酸鐵鋰的倍率性能。
3、本專利技術(shù)的第三個目的在于提供一種磷酸鐵鋰電極材料作為鋰電池正極材料的應(yīng)用，以進一步提高碳包覆改性的磷酸鐵鋰作為鋰電池正極材料使用時的倍率性能。
4、為了實現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法所采用的技術(shù)方案為：
5、一種磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，包括以下步驟：將磷酸鐵鋰懸浮液和鹽酸多巴胺溶液混合以使鹽酸多巴胺在磷酸鐵鋰表面自聚合形成聚多巴胺，然后固液分離，再將固體分離所得固體進行煅燒，得到磷酸鐵鋰電極材料；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為200～400nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為(2～3):(0.004～0.02)。
6、本專利技術(shù)的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法中，利用鹽酸多巴胺的自聚合效應(yīng)在磷酸鐵鋰表面形成一層均勻包覆的2nm左右厚度的聚多巴胺，經(jīng)過高溫煅燒后在保留原有碳層的基礎(chǔ)上形成一個三維結(jié)構(gòu)n摻雜碳包覆層。雜原子摻雜能夠在碳材料中形成空位，并且n元素具有較強的電負(fù)性，能夠提高碳層的電子電導(dǎo)率，從而提升材料的倍率性能。通過選擇磷酸鐵鋰的粒徑以及鹽酸多巴胺的用量，可以在磷酸鐵鋰表面形成適宜厚度的包覆層，從而避免顆粒團聚，并且提升材料的倍率性能和放電比容量，兼顧材料的高壓實、高放電比容量和高倍率性能。
7、優(yōu)選地，磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為200～230nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為3:(0.010～0.018)；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為250nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為3:(0.012～0.015)；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為400nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為2:(0.005～0.007)。
8、優(yōu)選地，鹽酸多巴胺溶液由鹽酸多巴胺和緩沖液混合制得，緩沖液為三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液。
9、優(yōu)選地，磷酸鐵鋰表面的碳含量不大于2％。
10、優(yōu)選地，磷酸鐵鋰懸浮液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～3％。
11、優(yōu)選地，磷酸鐵鋰懸浮液和鹽酸多巴胺溶液混合的時間為12～16h。
12、優(yōu)選地，煅燒的溫度為650～750℃，時間為8～12h。
13、優(yōu)選地，由室溫升溫至煅燒溫度的升溫速率為5～10℃/min。
14、本專利技術(shù)的磷酸鐵鋰電極材料所采用的技術(shù)方案為：
15、一種由如上所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法制備的磷酸鐵鋰電極材料。
16、本專利技術(shù)的磷酸鐵鋰電極材料具有高壓實、高放電比容量和高倍率性能的優(yōu)點。
17、本專利技術(shù)的磷酸鐵鋰電極材料作為鋰電池正極材料的應(yīng)用所采用的技術(shù)方案為：
18、一種由如上所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法制備的磷酸鐵鋰電極材料作為鋰電池正極材料的應(yīng)用。
19、將本專利技術(shù)的磷酸鐵鋰電極材料作為鋰電池正極材料時，可以提高電池的放電比容量和倍率性能。
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1.一種磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將磷酸鐵鋰懸浮液和鹽酸多巴胺溶液混合以使鹽酸多巴胺在磷酸鐵鋰表面自聚合形成聚多巴胺，然后固液分離，再將固體分離所得固體進行煅燒，得到磷酸鐵鋰電極材料；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為200～400nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為(2～3):(0.004～0.02)。
2.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為200～230nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為3:(0.010～0.018)；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為250nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為3:(0.012～0.015)；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為400nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為2:(0.005～0.007)。
3.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，鹽酸多巴胺溶液由鹽酸多巴胺和緩沖液混合制得，緩沖液為三羥
4.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，磷酸鐵鋰表面的碳含量不大于2％。
5.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，磷酸鐵鋰懸浮液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～3％。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，磷酸鐵鋰懸浮液和鹽酸多巴胺溶液混合的時間為12～16h。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，煅燒的溫度為650～750℃，時間為8～12h。
8.如權(quán)利要求7所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，由室溫升溫至煅燒溫度的升溫速率為5～10℃/min。
9.一種如權(quán)利要求1-8中任一項所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法制備的磷酸鐵鋰電極材料。
10.一種如權(quán)利要求1-8中任一項所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法制備的磷酸鐵鋰電極材料作為鋰電池正極材料的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將磷酸鐵鋰懸浮液和鹽酸多巴胺溶液混合以使鹽酸多巴胺在磷酸鐵鋰表面自聚合形成聚多巴胺，然后固液分離，再將固體分離所得固體進行煅燒，得到磷酸鐵鋰電極材料；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為200～400nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為(2～3):(0.004～0.02)。
2.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為200～230nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為3:(0.010～0.018)；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為250nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為3:(0.012～0.015)；磷酸鐵鋰的一次顆粒粒徑為400nm，磷酸鐵鋰懸浮液中磷酸鐵鋰的質(zhì)量和鹽酸多巴胺溶液中鹽酸多巴胺的質(zhì)量之比為2:(0.005～0.007)。
3.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電極材料的制備方法，其特征在于，鹽...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳子良，伊竟廣，潘美澤，牛海超，崔正元，任文豪，張英英，郭鑫，
申請(專利權(quán))人：中航鋰電洛陽有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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