[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合正极材料的制备方法，包括：将锂源、铝源、有机碳源和含碳LiFePO₄混合，得到混合液；将所述混合液加热，得到凝胶；将所述凝胶干燥后破碎，得到粉末；将所述粉末烧结，得到复合正极材料。本发明采用锂源、铝源和有机碳源对含碳LiFePO₄进行表面修饰，碳源材料能够极大程度地增加本发明中复合正极材料的导电性，进而提高正极材料表面的电子传输速度；非碳源材料能够有效阻止正极材料和电解液的直接接触，增强了正极材料的界面稳定性。本发明通过锂源、铝源、有机碳源共同对含碳LiFePO₄进行改性，能够增加锂离子扩散和电子传输速率，有效提高复合正极材料的倍率性能和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合正极材料及其制备方法。

背景技术

随着能源的日益紧缺和环境污染的日益严重，新能源的开发和应用已经迫在眉睫。锂离子电池具有环境友好、能量密度高、储量丰富和循环寿命长等优点，因此，锂离子电池被认为是最具潜力的一种新能源产品。目前为止，锂离子电池已经广泛应用于现在的电子设备市场、混合动力汽车、储能系统以及新能源电动汽车等领域。但是，随着电子市场发展速度的加快，传统的锂离子电池的能量密度已经不能满足电子设备的需求。因此，开发出高能量密度、低成本、环境友好的锂离子电池至关重要。

正极材料作为锂离子电池的核心组成部分在锂离子电池体系中扮演着举足轻重的作用。目前商业化的锂离子电池中的正极材料主要以LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiFePO₄和三元材料为主。然而，LiCoO₂容易和电解质发生剧烈反应放出大量的热量并伴随大量气体的产生，严重影响了电池的安全性能。LiMn₂O₄随着充放电过程的进行，LiMn₂O₄中的Mn会分解进入电解液并且Li⁺的嵌入和脱出会导致其晶体结构的坍塌，使得电池的高温性能和循环性能很差。三元材料相比于其他几种材料，其首次容量较低，循环性能和倍率性能较差，放电电压衰减较快等缺点也很大程度上限制了它的商业化市场。LiFePO₄具有理论容量高(170mAh g^-1)、循环寿命长、结构稳定、成本低、环境友好等优点被广泛应用。然而，LiFePO₄导电性较差导致其倍率性能较差并且其循环稳定性也不够优异。目前，很多研究工作致力于解决这一问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合正极材料及其制备方法，本发明提供的复合正极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性。

本发明提供了一种复合正极材料的制备方法，包括：

将锂源、铝源、有机碳源和含碳LiFePO₄混合，得到混合液；

将所述混合液加热，得到凝胶；

将所述凝胶干燥后破碎，得到粉末；

将所述粉末烧结，得到复合正极材料。

本发明提供的方法制备得到的复合正极材料为LiAlO₂/C表面修饰橄榄石型结构的LiFePO₄，其制备方法优选为高温固相法。

在本发明中，所述复合正极材料的制备方法优选包括以下步骤：

1)将第一锂源、铁源和磷源溶解在水中，得到第一混合液；

2)将所述第一混合液和碳源混合，得到第一混合物；

3)将所述第一混合物加热，得到凝胶物；

4)将所述凝胶物干燥后破碎，得到粉体；

5)将所述粉体进行烧结，得到中间产物；