[发明专利]一种低温锂电池改性氟硫酸铁锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种低温锂电池改性氟硫酸铁锂正极材料及其制备方法，所述低温锂电池改性氟硫酸铁锂正极材料，由以下重量份的物质制成：硫酸铁50~80重量份、氧化钛1~2重量份、氧化镍0.2~2重量份、氟化锂1~5重量份、有机包覆材料5~15重量份、表面活性剂3~5重量份、有机溶剂80~120重量份。本发明中将硫酸铁和氧化钛、氧化镍、氟化锂进行固相烧结，再用碳材料进行包覆处理后对表面进行微氧化处理，掺杂钛可以防止硫酸亚铁颗粒的团聚，镍‑钛相在内部形成导电通道，提高正极材料内部电子迁移率，引入的氟与包覆的有机碳结合后经过氧化处理使表面接枝大量有机官能团，降低电解液对正极材料的共渗，从而提高其低温性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种低温锂电池改性氟硫酸铁锂正极材料及其制备方法。

背景技术

科技的发展、人类生活质量的提高；石油资源面临危机、地球生态环境日益恶化，形成了新型二次电池及相关材料领域的科技和产业快速发展的双重社会背景。一方面，是信息科技和信息产业的日新月异，移动电话、笔记本电脑、形形色色的便携式电器层出不穷；另一方面，大气污染、地球石油储量不足百年的警示，使得人类针对不同用途寻找新型绿色能源 的需求已迫在眉睫。目前，移动型高科技器件的开发和产业化，高度依赖着比能量高、可移动、资源节约型、能反复使用、不污染环境的绿色能源储备装置。市场的迫切需求，使新型 二次电池应运而生。其中，锂离子电池作为最新型的二次电池，由于其优越的性能而备受青 睐。对于锂离子电池来说，正极材料无论在成本还是在性能方面都占有非常重要的地位。尖 晶石结构的锰酸锂具有资源丰富、成本低、安全性好、耐过充、污染小、易回收再利用等优 点，其工业化应用对于降低锂离子电池成本、拓宽应用领域十分有益。由此可见，研发价格 低廉、性能优异的尖晶石锰酸锂正极材料将具有广阔的市场前景和巨大的经济效益，并且对 降低中国钴资源进口的依赖性具有非常重要的战略意义。

高性能电极的开发是锂离子电池性能提升的关键，也是当前研究的热点和难点。正极材料的快速迁移和高倍率性能是很衡量其性能的关键指标。申请号为201610303771.7公开了一种氟化铝包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，先将镍钴锰酸锂正极材料加入到配置好的铝盐化合物溶液中匀速搅拌，将氟源化合物溶液滴加到上述混合溶液中，滴加完后蒸发溶液至蒸干状态，陈化后烘干，得到固体粉末放入管式炉在氮气气氛下焙烧，制得氟化铝包覆的镍钴锰酸锂。申请号为201510421209.X公开了一种AlF3包覆多孔球形锂离子电池材料前驱体的制备方法，将镍、钴和锰的可溶性盐加入有机溶剂中，喷雾造粒，加入氟化盐和铝盐溶液恒温搅拌，经洗涤过滤干燥获得。中国专利申请号201510365733.X公开了一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，包括镍钴锰酸锂和包覆在所述镍钴锰酸锂表面的磷酸锰锂，相对于未包覆的镍钴锰酸锂，包覆后促进了镍钴锰酸锂材料表面锂离子传导，提高了其倍率性能。中国专利申请号201610125849.0提供了一种改性的镍钴锰酸锂正极材料，包括镍钴锰酸锂材料、 复合在所述镍钴锰酸锂材料表面的磷酸锰锂，以及复合在所述磷酸锰锂表面的石墨烯，通过双重复合改性的镍钴锰酸锂材料，其中包覆在颗粒表面的一层LiMnPO4提高了材料在高截止电压下的界面稳定性，包覆在外层的石墨烯提高了材料的电子导电率，减弱了极化效应。

氟化硫酸铁锂作为一种新型硫酸盐聚阴离子材料，不仅具有廉价和环保等突出优势，而且与当今广泛商用的层状材料钴酸锂和尖晶石材料锰酸锂等正极材料相比，氟化硫酸铁锂具有更优异的高倍率安全性。而且由于结构中含有两个锂离子，其理论容量是磷酸铁锂的两倍。但目前的研究中发现其低温和大倍率充放电性能较差，因此对于其提高电子电导率和离子扩散速率的研究具有十分重要的意义。

发明内容

针对目前锂电池在低温条件下，放电性能差，循环寿命短的缺点，本发明的目的是提供一种低温锂电池改性氟硫酸铁锂正极材料及其制备方法，它具有优异的低温充放电性能和循环寿命。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：