[发明专利]配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，公开了配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用，该配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的通式为LiFePO₄@Mn‑T‑C/N；T为锌、镍、铜、铁、钴、锆、铝、镓、铬中的至少一种。本发明的配体包覆的掺杂型磷酸铁锂中掺杂型是由复合负载型微碳球导体进行掺杂，复合负载型微碳球导体的粒径达到80‑150nm级别，因此可以承受更大强度的应力，降低破裂的概率，复合负载型微碳球导体掺杂后的球形磷酸铁锂，材料结构完整性更容易控制。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，相对成熟的锂电池正极材料主要含有过渡金属氧化物(锂钴)氧化物、锰酸锂、橄榄石型结构等)、氟和氯化合物。锂钴氧化物正极材料是最成功的商业模式，最初由索尼公司商业化。但其主要局限性是成本过高，同时热稳定性低，容易引起自燃，如某品牌手机和电动汽车的自燃和爆炸。锰酸锂毒性相对较低，价格低廉，但循环性能特别低，这也限制了锰酸锂的进一步商业化。由于较高的理论比容量和容量、金属氯化物和氟化物已被广泛研究。然而，金属氯化物和氟化物通常存在导电性差、体积膨胀和不必要的副反应等问题。

磷酸铁锂(LFP)，该材料为橄榄石结构，价格低廉，极为稳定，无毒而且环境友好，特别适合在动力锂电池的应用。但它的充放电效率不令人满意。鉴于其优异的性能，改性并提高磷酸铁锂的充放电率这是值得研究的。一般来说，单一改性试验往往受到条件的限制，改性效果不好，尤其是对于磷酸铁锂正极材料。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂及其制备方法和应用，该配体包覆的掺杂型磷酸铁锂具备优异的结构的稳定性和电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂，其通式为LiFePO₄@Mn-T-C/N，所述T为锌、镍、铜、铁、钴、锆、铝、镓、铬中的至少一种。

优选地，所述T为锌、镍、铜、钴、锆、镓中的至少一种。

优选地，所述Mn-T-C/N为Mn-T负载在C/N上。所述C/N为微碳球导体。

优选地，所述配体包覆的掺杂型磷酸铁锂为LiFePO₄@Mn-Zn/Ga-C/N、LiFePO₄@Mn-Cu/Co/Zr-C/N、LiFePO₄@Mn-Zn/Co-C/N、LiFePO₄@Mn-Co/Cu-C/N、LiFePO₄@Mn-Zr/Cu-C/N、LiFePO₄@Mn-Zr/Cu/Co-C/N、LiFePO₄@Mn-Zn/Cu/Co-C/N中的一种。

一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的制备方法，所述的制备方法用于制备上述包覆型磷酸铁锂。

具体的，一种配体包覆的掺杂型磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤：

将磷肥、铁源、调控剂混合，加热反应、固液分离、取固相进行第一次煅烧，得到磷酸铁；

将所述磷酸铁、锂源、碳源、微碳球导体混合搅拌，进行第二次煅烧，得到微碳球导体掺杂磷酸铁锂；

将所述微碳球导体掺杂磷酸铁锂、亚硫酸盐、液相配体混合搅拌，老化，交联，进行第三次煅烧、得到所述配体包覆的掺杂型磷酸铁锂；所述微碳球导体包括纳米碳球、1,6-双(二甲氨基)己烷、锰源、T源、甲基丙烯酰胺、分散剂；所述T源包括锌、镍、铜、铁、钴、锆、铝、镓、铬的可溶性氯化盐、硝酸盐、硫酸盐中的至少一种。

优选地，所述磷肥中的P、铁源中的Fe、锂源中的Li、碳源中的C的摩尔比为1：(0.95-1.10)：(0.95-1.15)：(0.05-0.30)。