[发明专利]改性磷酸盐系正极材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种改性磷酸盐系正极材料，其特征在于，包括含钛锰的磷酸盐系颗粒和碳材料，所述磷酸盐系颗粒的化学式为LiFe_1-x-yMn_xTi_yPO₄，0.5≤x≤0.8，0y≤0.2，所述碳材料选自碳纳米管和石墨烯中的至少一种，且所述碳材料穿插于所述磷酸盐系颗粒间隙中。

2.根据权利要求1所述的改性磷酸盐系正极材料，其特征在于，所述磷酸盐系颗粒表面具有由碳源形成的碳包覆层，一部分所述碳材料包覆于所述碳包覆层上，一部分所述碳材料穿插于所述磷酸盐系颗粒间隙中；

优选地，在所述正极材料中，所述碳源含量为18％-28％；

优选地，在所述正极材料中，所述碳材料的含量为0.1％-0.5％。

3.一种改性磷酸盐系正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

前驱体制备：将锂源、铁源、锰源、磷源、钛源和碳源混合溶解，加入碳材料，进行水热反应获得前驱体；其中，所述碳材料选自碳纳米管和石墨烯中的至少一种；

烧结：将所述前驱体进行升温烧结后降至室温，得到烧结物；

破碎：将所述烧结物进行粉碎、分筛处理，得到改性的CNT/RGO-LiFe_1-x-yMn_xTi_yPO₄正极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述前驱体制备的步骤中，锂源、铁源、锰源、钛源、磷源的摩尔比为：(1～1.3)：(0～0.4)：(0.5～0.8)：(0～0.2)：(1～1.3)；

和/或，在所述正极材料中，所述碳源含量为18％-28％；

和/或，在所述正极材料中，所述碳材料的含量为0.1％-0.5％。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体制备的步骤包括：

将所述锂源、所述铁源、所述锰源、所述磷源、所述钛源与溶剂混合溶解；

加入所述碳源溶解后，再加入所述碳材料，超声处理得到分散液；

将所述分散液进行水热反应，得到所述前驱体；

优选地，所述溶剂为水和无机酸的混合液；

更优选地，所述无机酸为硝酸。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂源选自磷酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种；

优选地，所述铁源选自硝酸铁、磷酸铁和草酸铁中的至少一种；

优选地，所述锰源选自硝酸锰、碳酸锰和草酸亚锰中的至少一种；

优选地，所述磷源选自磷酸和磷酸铵盐中的至少一种；

优选地，所述钛源为钛酸四丁酯和钛酸四乙酯中的至少一种；

优选地，所述碳源选自葡萄糖、蔗糖和聚乙二醇中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的条件为：在烧结温度为600℃-800℃下烧结4h-6h；

优选地，所述烧结的步骤包括：将所述前驱体置于烧结炉中，通入惰性气体，以4℃/min-6℃/min的升温速率升温至烧结温度后，保温4h-6h，冷却至室温得到烧结物。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述烧结物进行粉碎、分筛处理后，得到所述改性磷酸盐系正极材料的D50为0.5-1.5μm。

9.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求1-2中任一项所述的改性磷酸盐系正极材料或根据权利要求3-8中任一项所述制备方法制备得到的改性磷酸盐系正极材料。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。