[发明专利]长循环寿命磷酸铁锂复合材料、正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种长循环寿命磷酸铁锂复合材料、正极材料及其制备方法。本发明的长循环寿命磷酸铁锂复合材料包括内核以及包覆在所述内核外表面的包覆层，所述内核包括富磷型磷酸铁锂，所述包覆层包括碳和富铁型磷酸铁锂；通过上述方式，在内核表面增加富铁相，由于富铁相腐蚀电位低于富磷相腐蚀电位，包覆层的富铁型磷酸铁锂有利于抑制内核的富磷型磷酸铁锂的分解，从而减少了内核的富磷型磷酸铁锂分解，降低了铁溶出，提升了磷酸铁锂复合材料的循环性能。

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种长循环寿命磷酸铁锂复合材料、正极材料及其制备方法。

【背景技术】

磷酸铁锂材料因其资源丰富、环境友善、成本低廉和安全可靠，在汽车动力电池、大型储能电站、助理车上的应用比例越来越大。汽车类和大型储能电站类锂电池一般需要满足至少1500次以上的循环寿命。随着汽车进一步提出的10年百万公里的循环要求，单单负极去改善循环已经满足不了要求，需要正极磷酸铁锂也要做相应的改善。

现有技术中的磷酸铁锂材料循环寿命的三个主要因素为：第一，铁溶出，尤其是高温环境下，不仅造成材料结构的破坏，还会在负极表面析出造成电池微短路甚至引发安全问题；第二，脱嵌锂体积变化造成的结构破坏，尤其对于高压实材料这种含有微米级颗粒的磷酸铁锂，其脱嵌锂体积变化较大，内部应力变化造成颗粒表面微裂纹和包覆层的损坏，造成导电网络的破坏和SEI膜的增厚；第三，正极表面也会有一层SEI膜，系材料表面和电解液的副反应造成，一般其随着温度的升高逐渐加后，增加正极阻抗和容量发挥。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种长循环寿命磷酸铁锂复合材料、正极材料及其制备方法，以解决现有技术中磷酸铁锂材料铁溶出导致循环性能较差的技术问题。

本发明的技术方案如下：提供一种长循环寿命磷酸铁锂复合材料，包括内核以及包覆在所述内核外表面的包覆层，所述内核包括富磷型磷酸铁锂，所述富磷型磷酸铁锂的组分为LiFe_αPO₄，其中，0.955≤α≤0.985；所述包覆层包括碳和富铁型磷酸铁锂，所述富铁型磷酸铁锂的组分为LiFe_βPO₄，其中，0.985≤β≤1.02。

优选地，所述富磷型磷酸铁锂、所述富铁型磷酸铁锂和所述碳的质量比为(96～97.8)：(1～2)：(1.2～2)。

优选地，所述富磷型磷酸铁锂为掺杂型磷酸铁锂，所述富磷型磷酸铁锂的组分为LiFe_αM_γ1PO₄，其中，M为钒V、铌Nb、钛Ti、钨W、镧La、钇Y、锆Zr或镁Mg中的一种或多种，0≤γ1≤0.2；

和/或，所述富铁型磷酸铁锂为掺杂型磷酸铁锂，所述富铁型磷酸铁锂的组分为LiFe_βM_γ2PO₄，其中，其中，M为钒V、铌Nb、钛Ti、钨W、镧La、钇Y、锆Zr或镁Mg中的一种或多种，0≤γ2≤0.2。

本发明的另一技术方案如下：提供一种长循环寿命磷酸铁锂复合材料的制备方法，包括：

S1，在第一溶剂中加入第一锂源、第一铁源以及第一磷源进行混合，得到第一混合物；

S2，利用研磨机将所述第一混合物进行研磨，得到第一浆料；

S3，将所述第一浆料进行喷雾干燥，得到第一粉末；

S4，在惰性气体气氛下，将所述第一粉末进行焙烧，得到富磷型磷酸铁锂；

S5，在第二溶剂中加入所述富磷型磷酸铁锂、第二锂源、第二铁源、第二磷源以及第二碳源进行混合，得到第二混合物；

S6，利用研磨机将所述第二混合物进行研磨，得到第二浆料；