[发明专利]橄榄石型复合正极材料及其制备方法与应用、锂离子电池

权利要求书

1.一种橄榄石型复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料包括基体和复合相；

所述基体具有式I所示的组成：

Li_xM¹_yMn_zFe_1-z-uM²_u(PO₄)_w(RO_a)_b Cv式I；

其中，0.5≤x＜1.3，0≤y≤0.5，0＜z≤1，0≤u≤0.01，0w≤1；0v≤0.05，0≤a≤8；0≤b≤1；M¹选自Mg、Na和K中的至少一种元素；M²选自Ga、Sn、V、Y、Mo、Al、Mg、Ce、Ti、Zr、Nb、Si、W和In中的至少一种元素；R选自Si、Cl、Br、S、Sb和Sn中的至少一种元素；

所述复合相具有式II所示的组成：

T_mG_n式II；

其中，0.1≤m≤5，0.1≤n≤5，T选自Ti、Mo、Co、W、Zn、Cu、B、V、Nb、Ta、Pd、Cr、Ag、Al、Mn、Sn、Mg、Sc、Zr和Hf中的至少一种元素，G选自N和/或C。

2.根据权利要求1所述的橄榄石型复合正极材料，其中，式I中，0.9≤x＜1.1，0y≤0.01，0.5≤z≤1，0u≤0.005，0.5≤w1；0.001v≤0.03，0≤a≤4；0b≤0.1；

优选地，式II中，0.5≤m≤3，1≤n≤5，T选自Ti、Mo、Co、W、Zn、Cu、B、V、Nb、Ta、Cr、Ag、Al、Mn、Sn、Mg、Sc和Zr中的至少一种元素。

3.根据权利要求1或2所述的橄榄石型复合正极材料，其中，以复合正极材料的总重量为基准，所述复合相的含量为0.01-10wt％，优选为0.01-1wt％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的橄榄石型复合正极材料，其中，所述复合正极材料的压实密度为1.5-3g/cm³，优选为2-3g/cm³；

优选地，所述复合正极材料的电阻率≤2500Ω/cm，优选≤1000Ω/cm；

优选地，所述复合正极材料中，0.5≤m/n≤7，优选地，1≤m/n≤5；

优选地，所述复合正极材料的平均粒径D₅₀为0.5-20μm，优选为1-15μm；

优选地，所述复合正极材料在EDS元素分析中，任意位置处，m/n的标准方差≤1％。

5.一种橄榄石型复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将含T元素的化合物与含G元素的化合物进行第一混合，得到第一混合物，在保护性气氛的存在下，对第一混合物进行第一热处理，得到含T和G的化合物；

(2)将锂源、碳源、磷源、可选地铁源、锰源、可选地R源、可选地M¹源、可选地M²源与溶剂进行第二混合，得到第二混合物，对所述第二混合物进行研磨，得到浆料；

(3)将所述含T和G的化合物与所述浆料进行第三混合、干燥后，得到粉体；

(4)在非氧化气氛的存在下，对所述粉体进行第二热处理，经破碎得到所述橄榄石型复合正极材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述含T元素的化合物选自T的单质、T的氧化物、T的硝酸盐和T的氢氧化物中的至少一种；

优选地，所述含G元素的化合物选自氮气、氨气、三聚氰胺、聚多巴胺、尿素、葡萄糖、淀粉、蔗糖和石墨中的至少一种；

优选地，所述第一热处理的条件包括：热处理温度为400-1000℃，热处理时间为2-8h；

优选地，以T计，所述含T元素的化合物与以G计，所述含G元素的化合物的摩尔比为0.5-7：1。