本申請涉及電池制造，具體為一種磷酸錳鐵鋰復合材料及其制備方法、正極極片和電池。

背景技術：

1、二次電池通常包括含有正極材料的正極極片，正極材料的性能對二次電池的性能具有顯著影響。現(xiàn)有的正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰和三元材料等。磷酸鐵鋰作為正極材料具有安全性高、循環(huán)性能好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，被廣泛應用于二次電池，但是它的相對低的電壓平臺(3.4v)使其能量密度較低限制其發(fā)展應用；而磷酸錳鐵鋰具有和磷酸鐵鋰相似的結構，但是其放電平臺(4.1v)更高，具有更高的能量密度，其應用于二次電池等領域中具有良好的前景。然而，磷酸錳鐵鋰材料在高溫下循環(huán)壽命差，導致電芯容量衰減快，在應用端較難推進。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述問題，提供一種能夠提高磷酸錳鐵鋰材料的循環(huán)壽命，減緩電芯容量衰減速度的磷酸錳鐵鋰復合材料及其制備方法、正極極片和電池。

2、一種磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，包括以下步驟：

3、提供磷酸錳鐵鋰粉末；

4、將第一磷源、第一鋰源和第一碳源溶解至溶劑中形成混合溶液；

5、將所述磷酸錳鐵鋰粉末加入至所述混合溶液中，并將所述混合溶液攪拌成凝膠狀態(tài)；

6、對呈凝膠狀態(tài)的所述混合溶液進行烘干，并得到固態(tài)混合物；及

7、對所述固態(tài)混合物進行燒結，并得到由磷酸鋰包覆磷酸錳鐵鋰的磷酸錳鐵鋰復合材料。

8、在其中一些實施例中，所述提供磷酸錳鐵鋰粉末的步驟具體包括：

9、制備以錳源和鐵源為溶質的第一溶液，制備以第二碳源為溶質的第二溶液；

10、將所述第一溶液和所述第二溶液進行混合并得到沉淀物；

11、將所述沉淀物進行過濾、洗滌和烘干，并得到碳酸錳鐵材料；

12、將所述碳酸錳鐵材料與第二鋰源、第二磷源、第三碳源進行混合、球磨和烘干，并得到混合粉末；

13、對所述混合粉末進行燒結，并得到所述磷酸錳鐵鋰粉末。

14、在其中一些實施例中，所述第一磷源包括磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸中的至少一種；和/或，

15、所述第一鋰源包括氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰、磷酸鋰、磷酸二氫鋰中的至少一種；和/或，

16、所述第一碳源包括石墨、碳納米管、乙炔黑、石墨烯、超導炭黑、葡萄糖、淀粉、草酸、瀝青、乙二醇、聚乙二醇、蔗糖、檸檬酸中的至少一種。

17、在其中一些實施例中，所述將所述磷酸錳鐵鋰粉末加入至所述混合溶液中，并將所述混合溶液攪拌成凝膠狀態(tài)的步驟具體包括：

18、對所述混合溶液進行攪拌，并在攪拌的過程中持續(xù)的向所述混合溶液中加入所述磷酸錳鐵鋰粉末，直至所述混合溶液被攪拌成凝膠狀態(tài)。

19、在其中一些實施例中，在所述對所述混合溶液進行攪拌的步驟中：

20、控制所述混合溶液的溫度為80℃-90℃，攪拌速度為800rpm-1000rpm。

21、在其中一些實施例中，在所述對呈凝膠狀態(tài)的所述混合溶液進行烘干，并得到固態(tài)混合物的步驟中：烘干溫度為100℃-120℃，烘干時間為6h–8h；和/或，

22、在所述對所述固態(tài)混合物進行燒結的步驟中：燒結的溫度為420℃-480℃，燒結時間為6h–8h。

23、在其中一些實施例中，所述磷酸錳鐵鋰復合材料中磷酸鋰的質量占比為0.5％-2％。

24、一種由上任一實施例中所述的制備方法制備的磷酸錳鐵鋰復合材料，包括磷酸錳鐵鋰顆粒和包覆于所述磷酸錳鐵鋰顆粒表面的包覆層，所述包覆層包括磷酸鋰。

25、一種正極極片，包括正極集流體和設置在所述正極集流體至少一側的正極活性層，所述正極活性層包括如上任一實施例中所述的磷酸錳鐵鋰復合材料。

26、一種電池，包括如上任一實施例中所述的正極極片。

27、上述磷酸錳鐵鋰復合材料及其制備方法、正極極片和電池，通過將磷酸錳鐵鋰粉末加入至混合溶液中并將該混合溶液攪拌成凝膠狀態(tài)，使得混合溶液中的第一磷源、第一鋰源和第一碳源發(fā)生水解、縮合和聚合等化學反應形成穩(wěn)定的溶膠體系，磷酸錳鐵鋰顆粒較為均勻地分布在該溶膠體系中。將呈凝膠狀態(tài)的混合溶液進行烘干和燒結后形成由磷酸鋰包覆磷酸錳鐵鋰顆粒的磷酸錳鐵鋰復合材料。該磷酸錳鐵鋰復合材料中由于磷酸鋰包覆在磷酸錳鐵鋰顆粒的表面上，在利用該磷酸錳鐵鋰復合材料作為正極材料時大大減緩了磷酸錳鐵鋰與電解液之間的副反應，從而減緩了在循環(huán)過程中磷酸錳鐵鋰材料的容量衰減，進而提高了正極材料在高溫下的循環(huán)壽命。

技術特征：

1.一種磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述提供磷酸錳鐵鋰粉末的步驟具體包括：

3.根據權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述第一磷源包括磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸中的至少一種；和/或，

4.根據權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述將所述磷酸錳鐵鋰粉末加入至所述混合溶液中，并將所述混合溶液攪拌成凝膠狀態(tài)的步驟具體包括：

5.根據權利要求4所述的磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，在所述對所述混合溶液進行攪拌的步驟中：

6.根據權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，在所述對呈凝膠狀態(tài)的所述混合溶液進行烘干，并得到固態(tài)混合物的步驟中：烘干溫度為100℃-120℃，烘干時間為6h–8h；和/或，

7.根據權利要求1所述的磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸錳鐵鋰復合材料中磷酸鋰的質量占比為0.5％-2％。

8.一種由權利要求1至7任一項所述的制備方法制備的磷酸錳鐵鋰復合材料，其特征在于，包括磷酸錳鐵鋰顆粒和包覆于所述磷酸錳鐵鋰顆粒表面的包覆層，所述包覆層包括磷酸鋰。

9.一種正極極片，其特征在于，包括正極集流體和設置在所述正極集流體至少一側的正極活性層，所述正極活性層包括如權利要求8中所述的磷酸錳鐵鋰復合材料。

10.一種電池，其特征在于，包括如權利要求9中所述的正極極片。

技術總結
本發(fā)明涉及一種磷酸錳鐵鋰復合材料及其制備方法、正極極片和電池。該磷酸錳鐵鋰復合材料的制備方法以下步驟：提供磷酸錳鐵鋰粉末；將第一磷源、第一鋰源和第一碳源溶解至溶劑中形成混合溶液；將磷酸錳鐵鋰粉末加入至混合溶液中，并將混合溶液攪拌成凝膠狀態(tài)；對呈凝膠狀態(tài)的混合溶液進行烘干，并得到固態(tài)混合物；及對固態(tài)混合物進行燒結，并得到由磷酸鋰包覆磷酸錳鐵鋰的復合材料。如此，磷酸錳鐵鋰復合材料中由于磷酸鋰包覆在磷酸錳鐵鋰顆粒的表面上，在利用該磷酸錳鐵鋰復合材料作為正極材料時大大減緩了磷酸錳鐵鋰與電解液之間的副反應，從而減緩了在循環(huán)過程中磷酸錳鐵鋰材料的容量衰減，進而提高了正極材料在高溫下的循環(huán)壽命。

技術研發(fā)人員：常清泉
受保護的技術使用者：上海蘭鈞新能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19