[发明专利]改性磷酸锰铁锂及其制备方法、正极活性材料、锂离子电池及用电设备

说明书

本发明公开了一种改性磷酸锰铁锂及其制备方法、正极活性材料、锂离子电池及用电设备。本发明的改性磷酸锰铁锂具有核壳结构，所述核壳结构包括核体和壳层，核体包括磷酸锰铁锂，壳层包括至少一层包覆层；其中，所述至少一层包覆层中包含有机物层，壳层的最外层为有机物层；有机物层的材料包括硅烷化合物，硅烷化合物的分子中含有以下官能团中的至少一种：氨基、亚氨基、羧基、羟基、巯基。本发明的改性磷酸锰铁锂，表面的有机物层不仅能够缓解HF对磷酸锰铁锂的腐蚀，而且能够减少锰溶出，提高了正负极界面的稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种改性磷酸锰铁锂及其制备方法、正极活性材料、锂离子电池及用电设备。

背景技术

磷酸锰铁锂(LMFP)不仅存在导电性差的问题，而且遭受着严重的姜泰勒(John-Teller)效应，导致锰离子溶出。溶出的Mn³⁺会富集在正极颗粒的表面，扭曲MnO₆八面体，导致晶格畸变，使得磷酸锰铁锂的结构稳定性降低，进而影响电池的稳定性和循环性能。与此同时，溶出的Mn²⁺还会在负极还原析出，对SEI膜造成破坏，致使更多的活性锂在SEI膜修复的过程中被消耗掉，从而影响电池的循环寿命。因此，亟需解决磷酸锰铁锂正极材料中的锰溶出问题。

发明内容

本发明提供了一种改性磷酸锰铁锂，以缓解磷酸锰铁锂正极材料的锰溶出问题，提高电池正负极界面的稳定性。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种改性磷酸锰铁锂，所述改性磷酸锰铁锂具有核壳结构，所述核壳结构包括核体和壳层，所述核体包括磷酸锰铁锂，所述壳层包括至少一层包覆层；

其中，所述至少一层包覆层中包含有机物层，所述壳层的最外层为所述有机物层；

所述有机物层的材料包括硅烷化合物，所述硅烷化合物的分子中含有以下官能团中的至少一种：氨基、亚氨基、羧基、羟基、巯基。

在一些实施例中，所述硅烷化合物包括以下化合物中的至少一种：双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、N-(2-氨乙基)3-氨丙基三甲基氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲基氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷。

在一些实施例中，所述有机物层的厚度为1～10nm。

在一些实施例中，所述至少一层包覆层中还包含碳层。

在一些实施例中，所述碳层的厚度为2～8nm。

在一些实施例中，所述包覆层包括内层和外层，所述内层包括所述碳层，所述外层包括所述有机物层。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种改性磷酸锰铁锂的制备方法，包括：

将磷酸锰铁锂颗粒/带有包覆层的磷酸锰铁锂颗粒分散于包覆溶液中，经喷雾干燥后，得到所述改性磷酸锰铁锂；

其中，所述包覆溶液中的溶质包括硅烷化合物，所述硅烷化合物的分子中含有以下官能团中的至少一种：氨基、亚氨基、羧基、羟基、巯基。

在一些实施例中，所述包覆溶液的溶剂包括以下溶剂中的至少一种：N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮。

在一些实施例中，所述包覆溶液的浓度为2～8g/L。

在一些实施例中，所述硅烷化合物与所述磷酸锰铁锂颗粒/带有包覆层的磷酸锰铁锂颗粒的质量比为(0.5～2):100。

在一些实施例中，所述喷雾干燥的温度为200～300℃。

在一些实施例中，所述带有包覆层的磷酸锰铁锂颗粒为至少含有碳层的磷酸锰铁锂颗粒。

在一些实施例中，所述碳层通过化学气相沉积的方法制备得到。