[发明专利]一种富锂锰基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种富锂锰基复合材料及其制备方法和应用。该制备方法包括在富锂锰基材料的表面包覆Fe₄(PO₄)₃(OH)₃的步骤；其中，富锂锰基材料与Fe₄(PO₄)₃(OH)₃的质量比为95：5‑99：1。本发明还提供了通过上述制备方法得到的富锂锰基复合材料。该富锂锰基复合材料可以作为电池的正极材料，具有较佳的高倍率性能、较高的首圈库伦效率和良好的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，尤其涉及一种富锂锰基的复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

近年来，新能源汽车技术飞速发展，三电系统日趋成熟，风力发电与光伏发电技术改进对储能电池有了更高的要求，这使得锂离子电池的产量需求与质量需求在未来的几年里将得到巨大的提升，是未来的主要生力军。锂离子电池在当今数码移动端、新能源动力电池及储能等领域中得到了广泛的应用，随着使用终端的多样化发展，锂离子电池的应用场景及方向也更加细化。对于这类传统的电子产品而言，锂离子电池的需求量会有较为平稳的上升趋势。

新能源汽车之所以具有较为环保的特性是由于它的动力来源是锂离子电池，但是整套动力系统的核心是电池、电机和电控组成的三电系统，这个系统比较复杂，对电池组自身的安全性能和电化学性能也有较高的要求。相比以往的一次电池及锂金属电池，锂离子电池在绿色环保、使用寿命和能量密度等方面相对优秀的性能使其成为了新能源汽车能源提供模块的不二之选。对锂离子电池能量密度影响最大的当属正极材料，电池组占据了新能源汽车整车生产成本的很大一部分，寻求一种价格低，性能优，安全环保的正极材料刻不容缓。

对富锂锰基材料进行包覆改性主要是为了解决两方面问题：一是为了阻隔富锂锰基正极材料对电解液的直接接触，保护正极材料不与电解液发生副反应；二是为了修饰表面以提高锂离子导电率，提供性能更优良的锂离子扩散通道，以提升富锂锰基正极材料的循环性能和倍率性能。

研究人员尝试使用导电性较好的物质对富锂锰基材料表面进行改性，以葡萄糖为原材料，利用高温固相法对材料进行碳包覆，经过电化学测试发现得到的材料与原材料相比，循环性能及倍率性能有了显著的提升。这是因为碳材料具有较好的离子电导率，能够促进锂离子的传导，并且能阻挡富锂锰基正极材料与电解液的直接接触，减少SEI膜的形成。

目前市场应用较多的NCM三元材料虽然具有不错的比容量和循环性能，但是低于200mAh/g的比容量限制了其进一步的应用与发展，为满足电子设备对电池比容量的更高要求，富锂锰基材料成为了科研及生产方向的潜力材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有较高比容量的富锂锰基复合材料的制备方法，该制备方法简单。

为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种富锂锰基复合材料的制备方法，该制备方法是在富锂锰基材料的表面包覆Fe₄(PO₄)₃(OH)₃；其中，富锂锰基材料与Fe₄(PO₄)₃(OH)₃的质量比为95：5-99：1。

本发明的富锂锰基复合材料利用Fe₄(PO₄)₃(OH)₃材料对富锂锰基材料包覆，进行改性处理，以提高富锂锰基材料的电化学性能。

在本发明的另一具体方式中，也可以采用五氧化二钒对富锂锰基材料进行包覆，以提高富锂锰基材料的电化学性能。

在本发明的制备方法中，采用的富锂锰基材料为Ni含量低于50％的富锂锰基材料。