[发明专利]金属磷化物与金属磷酸盐复合改性三元正极材料前驱体

说明书

一种金属磷化物与金属磷酸盐复合改性三元正极材料前驱体，所述金属磷酸盐的化学通式为Msubgt;m/subgt;Nsubgt;3‑m/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;，金属磷化物的化学通式为Msubgt;n/subgt;Psubgt;2/subgt;，其中M是金属元素Zn和/或Ca，0＜m＜3；N是金属元素Ni、Co、Mn中的一种或两种以上；其中1≤n≤3。本发明金属磷化物与金属磷酸盐复合改性三元正极材料前驱体，提升了三元正极材料的结构稳定性和倍率性能，同时具有低成本，易实现的优势。

技术领域

本发明涉及一种改性三元正极材料前驱体，具体涉及一种金属磷化物与金属磷酸盐改性三元正极材料前驱体。

背景技术

锂离子电池作为当下最具潜力的二次电源，广泛应用于我们的日常生活当中。目前锂离子电池材料中三元正极材料由于其高能量密度和高稳定性，使其实际应用最为广泛。但是三元正极材料尤其是高镍材料容易发生阳离子混排，使得材料的电化学性能衰退。因此，有必要对三元前驱体进行改性处理，使其前驱体结构稳定，以减弱Li⁺/Ni²⁺阳离子混排的发生，从而提升三元正极材料的整体性能。

磷酸盐由于其中的PO₄共价键与金属离子结合可以提高材料的热稳定性，P=O能使得电极与电解液界面维持在一个稳定的状态，保护电极不受电解液的腐蚀，从而改善材料的电化学稳定性。但是单一金属的磷酸盐，比如AlPO₄，Co₃(PO₄)₂的包覆材料存在导电性不好的问题亟待解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种金属磷化物与金属磷酸盐复合改性三元正极材料前驱体，以该前驱体制得的三元正极材料结构稳定、倍率性能好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种金属磷化物与金属磷酸盐复合改性三元正极材料前驱体，所述金属磷酸盐的化学通式为M_mN_3-m(PO₄)₂，金属磷化物的化学通式为M_nP₂，其中M是金属元素Zn和/或Ca，0＜m＜3；N是金属元素Ni、Co、Mn中的一种或两种以上；其中1≤ n ≤3。

优选地，所述金属磷化物与金属磷酸盐复合改性三元正极材料前驱体的制备方法包括以下步骤：将三元正极材料前驱体分散在水中，在保护性气氛下，加入金属盐A和金属盐B，加入磷酸氢二铵和络合剂PVP，搅拌，除去溶剂，在保护性气氛下高温煅烧，得金属磷化物与金属磷酸盐复合改性三元前驱体；所述金属盐A为Zn盐和/或Ca盐，金属盐B为Ni盐、Co盐、Mn盐中的一种或两种以上。

优选地，所述三元正极材料前驱体为镍钴锰氢氧化物Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂，其中0.1≤x≤0.3,0.1≤y≤0.3。

优选地，金属盐A与金属盐B的总金属元素摩尔量与磷酸氢二铵的摩尔量之比为1.5~2∶1。

优选地，金属盐A中的金属元素与金属盐B中的金属元素摩尔比为2~5∶2。

优选地，金属盐A与金属盐B的总金属元素摩尔量与三元正极材料前驱体的金属元素摩尔量之比为1~5∶100。

优选地，所述络合剂PVP的质量与金属盐A与金属盐B总质量之比为1∶10~50。所述络合剂PVP在煅烧过程中也起到还原剂的作用，能将部分磷酸氢二铵中的磷还原。

优选地，所述搅拌的时间为0.5-10h，更优选为5h。

优选地，搅拌的温度为20-50℃，更优选为30℃。