[发明专利]一种混合碳源改性电池正极材料的方法

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，公开了一种混合碳源改性电池正极材料的方法。本发明混合碳源改性电池正极材料的方法包括制备磷酸铁锂和/或磷酸钒锂前驱体，其后加入混合碳源，依次经过水和酒精的球磨，并经充分干燥后干磨获得干凝胶前驱体混合物粉末，其后，将其在惰性气体或还原性气体气氛下进行高温煅烧后自然冷却，得到混合碳源改性的电池正极材料。本发明混合碳源改性电池正极材料的方法不仅让材料的均匀性得到极大程度的提高，而且混合碳源的改性能全面提升正极材料的各项物化性能，克服了产品成品率不高的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种混合碳源改性电池正极材料的方法。

背景技术

锂离子电池经过数十年的发展，已广泛应用到各个领域，包括便携式电子设备、混合动力汽车等。然而，锂离子电池中的负极材料的发展已经远远领先于正极材料，无论是在循环能力、导电性、质量或是体积比容量上，负极材料都优于正极，这也成了制约锂离子电池的应用的关键所在。

目前，改性电池正极材料成为提升电池正极材料性能，提升电池整体性能的重要途径。其中，碳包覆改性也是最有效且最简单的途径。然而，碳包覆改性过程中，过多的碳加入，虽然会大大提升正极材料各方面的电化学性能，但同时也会导致体积比容量降低，有损单体电池容量的提升。此外，磷酸钒锂和磷酸铁锂虽然都是锂离子动力电池中很有前景的正极材料，但市场上生产合成的这两种材料或是它们的两相复合材料都存在产品成品率不高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种混合碳源改性电池正极材料的方法。本发明通过混合碳源改性的方法，结合水球磨和酒精球磨的工艺，不仅让材料的均匀性得到极大程度的提高，而且克服了碳改性后会降低材料的体积密度或是体积比容量的缺点，全面提升了正极材料的各项物化性能，此外，这种改性方法成本低廉、工艺简单可控，对现有工业化大生产的生产技术有极大的指导作用。

为达到本发明的目的，本发明混合碳源改性电池正极材料的方法包括以下步骤：

(1)制备磷酸铁锂和/或磷酸钒锂前驱体；

(2)制备干凝胶前驱体混合物：在步骤(1)中所得磷酸铁锂和/或磷酸钒锂前驱体中加入混合碳源，升温，搅拌，得到干凝胶前驱体混合物；

(3)将步骤(2)中所得干凝胶前驱体混合物干燥处理后，加入水球磨后，干燥，再加入酒精球磨，干燥，干磨；

(4)步骤(3)中干磨后转入加热炉中，在惰性气体或/和还原性气体升温至300～400℃进行烧结，保温，自然冷却，得到的前驱体粉末；

(5)将步骤(4)中得到的前驱体粉末研磨均匀后转入加热炉中，在惰性气体或/和还原性气体保护气氛中升温至700～850℃，恒温煅烧后自然冷却，得到混合碳源改性的电池正极材料。

本发明所述步骤(1)中磷酸钒锂前驱体的制备方法为：将作为原料的钒源化合物、磷源化合物、锂源化合物、螯合剂加入反应容器中，加入去离子水，升温，搅拌，得到磷酸钒锂前驱体。

本发明所述步骤(1)中磷酸铁锂前驱体的制备方法为：将作为磷酸铁锂原料的铁源化合物、磷源化合物、锂源化合物、螯合剂加入反应容器中，再加入去离子水，升温，搅拌，得到磷酸钒锂前驱体。

优选地，本发明所述磷酸铁锂和/或磷酸钒锂前驱体的制备方法中，加入去离子水后升温至60～80℃，磁力搅拌1～2h。

优选地，本发明所述磷酸铁锂和/或磷酸钒锂前驱体的制备方法中所述锂源化合物为磷酸二氢锂、碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂或硫酸锂中的一种或多种；所述钒源化合物为五氧化二钒或偏钒酸铵中的一种或多种；所述磷源化合物为磷酸二氢锂、磷酸二氢氨、磷酸氢二氨或磷酸铵中的一种或多种。