[发明专利]多复合金属氧化物包覆的磷酸铁锂材料及其制备方法

说明书

本发明属于电池材料技术领域，公开了表面包覆有多复合金属氧化物层的磷酸铁锂材料。锂、镁、铌、钛、镧的混合金属粉末进行活化处理后，在80‑120℃的温度下与水反应生成Mg(OH)₂、Nb(OH)₅、Ti(OH)₄和La(OH)₃，氢氧化物表面会吸附Li⁺形成xLi⁺·Mg(OH)₂·Nb(OH)₅·Ti(OH)₄·La(OH)₃·yH₂O，在正极材料表面形成均匀包覆层，该包覆层在高温下脱水生成一种多复合金属氧化物Li₂O·MgO·Nb₂O₅·TiO₂·La₂O₃包覆层。表面包覆有多复合金属氧化物层的磷酸铁锂材料组装成的电池具有较好的容量保持率和倍率性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及磷酸铁锂材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等众多优势，受到广泛青睐。大力促进锂离子电池的开发、生产和销售，符合我国能源技术创新发展的政策，有利于节能减排和能源转型。

在锂离子储能电池或者动力电池正极材料的选择中，磷酸铁锂成本低、无毒、安全稳定性好。然而，磷酸铁锂的离子电导性能和电子电导性能差，在大电流充放电时，比容量低。此外，磷酸铁锂的压实密度低，不能发挥更大的能量密度，且在低温环境时，低温性能差。电池厂商对磷酸铁锂的压实密度提出了更高的要求，希望达到2.5g/cm³以上，且具备较高的容量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供高压实密度、高倍率的磷酸铁锂材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供以下具体技术方案。

首先，本发明提供一种磷酸铁锂材料，材料表面包覆有多复合金属氧化物层。

进一步地，多复合金属氧化物为复合的锂、镁、铌、钛、镧的氧化物，即Li₂O·MgO·Nb₂O₅·TiO₂·La₂O₃。

进一步地，所述磷酸铁锂材料的压实密度为2.4-2.6g/cm³。

另外，本发明提供上述磷酸铁锂材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，将锂、镁、铌、钛、镧的混合金属粉末进行预活化：将混合金属粉末加入浓度为0.2mol/L-0.5mol/L、温度为60-80℃的盐酸、硫酸或硝酸中进行酸腐蚀，然后在90-110℃的温度下真空干燥，得到预活化后的混合金属粉末；

步骤S2，将预活化后的混合金属粉末、高分子化合物按照质量比((0.4-1.2):1)加入水中进行反应；反应完成后，分散浆料，将浆料进行过筛后干燥，得到多复合金属氧化物；

步骤S3，将锂源、铁源、磷源、多复合金属氧化物、碳源以及溶剂混合形成浆料K，砂磨、干燥浆料K；

步骤S4，将步骤S3干燥后得到的物料在保护气氛下烧结，得到磷酸铁锂材料。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，所述混合金属粉末由锂、镁、铌、钛、镧的金属粉末组成，锂、镁、铌、钛、镧的摩尔比为n(Li):n(Mg):n(Nb):n(Ti):n(La)＝(0.3-0.5):(0.02-0.05):(0.2-0.5):(0.2-0.6):(0.3-0.5)。