[发明专利]一种复合式球形锂铁材料/碳阴极材料的制法及其用途

权利要求书

1.一种复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，用于对锂铁材料(LFP)进行包覆碳层改质，且使用喷雾干燥合成具球体结构的锂铁材料/碳(LFP/C)阴极材料，包括以下步骤：

(a)将锂铁材料(LFP)、碳源及/或导电碳材直接做液相混合；

(b)选择进行一段式喷雾包覆碳源或二段式喷雾包覆碳源的制备方法喷雾干燥形成球体结构LFP/C粉末；

(c)置入高温炉在600～800℃温度下锻烧制得复合式球形LFP/C阴极材料。

2.如权利要求1所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，步骤(b)选择二段式喷雾包覆碳源的制备方法，进一步包括：

(b1)将步骤(a)水溶液烘干制成LFP/C粉末；

(b2)将步骤(b1)制成LFP/C粉末与碳源及/或导电碳材做第二次液相混合；

(b3)喷雾干燥形成球体结构LFP/C粉末。

3.如权利要求1所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，经过步骤(c)锻烧后所制得的复合式球形LFP/C阴极材料的残留碳含量，占LFP/C阴极材料的重量百分比1～15％。

4.如权利要求1所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，步骤(c)是在空气中或通入氩气及氢气条件下进行烧结热处理，且氢气及氩气混合气体的组成，为H₂:Ar＝5％:95％、H₂:Ar＝3％:97％、H₂:Ar＝2％:98％或H₂:Ar＝1％:99％。

5.如权利要求1所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，氩气(Ar)以氮气(N₂)取代。

6.如权利要求1或2所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，其中步骤(a)的锂铁材料(LFP)，原料来源不受限定，选自磷酸锂铁(LiFePO₄)、氧化锂铁磷(LiFe_(1-x)M_xP_(1-x)O_2(2-x))或锂铁系列材料，或选自由固相法、液相法或其他阴极材料制备方法所制得的锂铁材料(LFP)。

7.如权利要求1或2所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，所述碳源选自纳米聚苯乙烯球(PS球)、葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、淀粉、聚乙烯醇、纳米聚甲基丙烯甲酯球(PMMA球)或呋喃(Furan)树脂的其中一种或一种以上的组合。

8.如权利要求1或2所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，所述导电碳材选自Super P导电碳材、碳球(CS)导电碳材、纳米碳纤(CNFs)、石墨烯(Graphene)导电碳材、纳米导电碳黑(CB)、多壁碳管(MWCNTs)、单壁碳管(SWCNTs)或纳米石墨材料(nano-graphite)的其中一种或一种以上的组合。

9.如权利要求7所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，所述聚苯乙烯球(PS球)的分子量(M.W.)介于10,000～500,000，且使用苯乙烯单体做乳化聚合反应再经高温锻烧而成。

10.如权利要求8所述的复合式球形锂铁材料/碳阴极材料制备方法，其中，所述纳米导电碳黑(CB)的粒径，介于5～100nm，比表面积介于200～2000m²/g。

11.一种锂离子二次电池的阴极电极，使用权利要求1制得的锂铁材料/碳(LFP/C)阴极材料制成。