【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池，具體涉及一種含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法及應用。
技術介紹
1、磷酸鐵鋰正極材料由于安全性高、成本低廉、環境友好和循環性能好等諸多優點，被廣泛應用于鋰離子電池。然而磷酸鐵鋰的本征電導率僅有約10-9s/cm，導致磷酸鐵鋰顆粒導電性能非常差，在鋰離子電池的實際應用中受到限制。為了解決磷酸鐵鋰正極材料本身導電性差的問題，可以對磷酸鐵鋰采用碳包覆或者表面摻雜技術進行改性，增加材料表面的電導率，使磷酸鐵鋰的電導率大幅提升至10-2s/cm。
2、雖然碳包覆技術極大提升了磷酸鐵鋰的電導率，但是在鋰離子電池正極極片的制備過程中仍需要加入一定量的導電劑(如導電炭黑、石墨或碳納米管)，來解決極片中磷酸鐵鋰導電性差的問題。這導致正極極片配方中正極材料的比例減少，進而降低了鋰離子電池的能量密度；同時，導電劑細小粒徑或細長的結構在合漿過程中容易團聚、難以分散，漿料的穩定性較差，導致極片的膜片電阻增加，從而影響鋰離子電池的電化學性能。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的實施例提出一種含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，該方法將含碳磷酸鐵鋰前驅體和導電劑混合制得正極材料，避免了在制備正極極片的過程中添加導電劑，不僅降低了導電劑的用量，改善了漿料的加工性能，還提升了導電劑的分布均勻性，增強顆粒之間的導電性，降低正極片的膜片電阻，縮短li+的傳導路徑，提升了正極材料的電化學性能。
2、本專利技術實施例的
3、(1)將鋰源、鐵源、磷源和碳源混合處理后在惰性氣氛中進行燒結處理，獲得前驅體粉末；
4、(2)將所述步驟(1)制得的前驅體粉末、導電劑和分散劑進行混合處理后，過濾得到混合物料；
5、(3)將所述步驟(2)制得的混合物料干燥處理后進行研磨過篩，獲得含碳磷酸鐵鋰正極材料。
6、本專利技術實施例的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法帶來的優點和技術效果，1、本專利技術實施例的方法，在制備正極材料的過程中，將含碳磷酸鐵鋰前驅體粉末和導電劑混合，混合效果更佳，減少導電劑的團聚，改善漿料加工過程，從而能夠降低導電劑的用量，還提升了導電劑的分布均勻性，使碳包覆磷酸鐵鋰顆粒之間形成更完善的導電網絡，達到更好的極片導電性，降低正極極片的膜片電阻，縮短li+的傳導路徑，正極材料的電化學性能能夠得到提升；2、本專利技術實施例中的方法，操作簡單、容易實施，且制得的正極材料用于正極極片中，得到的正極片導電劑分布均勻，膜片電阻低，進而使鋰離子電池的電化學性能更好。
7、在一些實施例中，所述步驟(1)中，所述鋰源、鐵源、磷源和碳源的摩爾比為1.01～1.2:0.9～1.1:0.95～1.05:0.02～0.3；
8、和/或，所述步驟(1)中，所述混合處理在混料干粉機中進行，所述混合處理的時間為30～60min。
9、在一些實施例中，所述步驟(1)中，所述鋰源包括碳酸鋰、氫氧化鋰中的至少一種；
10、和/或，所述鐵源包括草酸亞鐵；
11、和/或，所述磷源包括磷酸二氫銨、磷酸二氫鋰中的至少一種；
12、和/或，所述碳源包括葡萄糖、淀粉或蔗糖中的至少一種；
13、和/或，所述前軀體粉末為碳包覆磷酸鐵鋰材料，所述前驅體粉末中的含碳量為1～1.5wt％。
14、在一些實施例中，所述步驟(1)中，所述惰性氣氛包括氮氣或氬氣中的至少一種；
15、和/或，所述步驟(1)中，所述燒結處理包括以2～8℃/min的升溫速率將溫度升高至600～800℃，燒結處理的時間為5～7h。
16、在一些實施例中，所述步驟(2)中，所述前驅體粉末、導電劑和分散劑的質量比為(48～49.7):(0.3～2):50；
17、和/或，所述導電劑包括導電炭黑、石墨或碳納米管中的至少一種；
18、和/或，所述分散劑包括乙醇、甲醇、異丙醇或聚乙烯醇中的至少一種。
19、在一些實施例中，所述步驟(2)中，所述混合處理采用球磨混合，所述球磨混合的轉速為300～600r/min，球磨混合的時間為10～16h；
20、和/或，所述過濾采用抽濾瓶進行，用分散劑將抽濾后獲得的濾餅進行洗滌。
21、在一些實施例中，所述步驟(3)中，所述干燥處理在真空干燥箱中進行，真空度≤-90kpa，干燥處理的溫度為120～220℃，干燥處理的時間為24～36h；
22、和/或，所述過篩采用200～500目的振動篩進行；
23、和/或，所述含碳磷酸鐵鋰正極材料中的含碳量為1.5～2.2wt％。
24、本專利技術實施例還提供了一種含碳磷酸鐵鋰正極材料，采用上述方法制得。
25、本專利技術實施例還提供了一種正極極片，包含上述的含碳磷酸鐵鋰正極材料或上述制備方法制得的含碳磷酸鐵鋰正極材料。
26、本專利技術實施例還提供了一種鋰離子電池，包含上述正極極片。
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1.一種含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鋰源、鐵源、磷源和碳源的摩爾比為1.01～1.2:0.9～1.1:0.95～1.05:0.02～0.3；
3.根據權利要求1或2所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鋰源包括碳酸鋰、氫氧化鋰中的至少一種；
4.根據權利要求1所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述惰性氣氛包括氮氣或氬氣中的至少一種；
5.根據權利要求1所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述前驅體粉末、導電劑和分散劑的質量比為(48～49.7):(0.3～2):50；
6.根據權利要求1或5所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述混合處理采用球磨混合，所述球磨混合的轉速為300～600r/min，球磨混合的時間為10～16h；
7.根據權利要求1所述的含碳磷酸
8.一種含碳磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，采用權利要求1～7任一項所述的制備方法制得。
9.一種正極極片，其特征在于，包含權利要求8所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料或權利要求1～7任一項所述的制備方法制得的含碳磷酸鐵鋰正極材料。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，包含權利要求9所述的正極極片。
...【技術特征摘要】
1.一種含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鋰源、鐵源、磷源和碳源的摩爾比為1.01～1.2:0.9～1.1:0.95～1.05:0.02～0.3；
3.根據權利要求1或2所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鋰源包括碳酸鋰、氫氧化鋰中的至少一種；
4.根據權利要求1所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述惰性氣氛包括氮氣或氬氣中的至少一種；
5.根據權利要求1所述的含碳磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述前驅體粉末、導電劑和分散劑的質量比為(48～49.7):(0.3～2):50；
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃琛，吳剛，鐘興國，
申請(專利權)人：孝感楚能新能源創新科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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