[发明专利]磷酸锰铁锂复合材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磷酸锰铁锂复合材料及制备方法和应用，属于锂离子电池材料技术领域。所提供的磷酸锰铁锂复合材料，主要包括金属掺杂磷酸锰铁锂材料和碳材料，金属掺杂磷酸锰铁锂材料中掺杂有Ti和M元素，碳材料为CNT和/或RGO，复合材料组成化学式为：LiFesubgt;1‑x‑y‑/subgt;subgt;z/subgt;Mnsubgt;x/subgt;Tisubgt;y/subgt;Msubgt;z/subgt;POsubgt;4/subgt;‑CNT/RGO，其中，M包括Mg、V、Zr、Nb、In、Al、Co和Ni中的至少一种，0.5≤x≤0.8，0y≤0.2，0z≤0.01。以上提供的磷酸锰铁锂复合材料采用掺杂和碳改性的协同方式，显著提高了复合材料的导电性及稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体而言，涉及一种磷酸锰铁锂复合材料及制备方法和应用。

背景技术

磷酸锰铁锂电池具有安全性好、能量密度较高等特点，现已成为动力电池中的主流电池。然而，低温环境下，锂离子从正极材料中脱出及在电解液中迁移所受到的阻力增大，磷酸锰铁锂电池的充放电性能及循环性能急剧降低，因此，提高磷酸锰铁锂电池在低温环境下的充放电性能及循环性能具有重要意义。

现阶段，磷酸锰铁锂的行业主流合成方法为高温固相法合成法，且磷酸锰铁锂的形貌多为不规则类球形，得到的磷酸锰铁锂正极活性材料不利于电解液的浸润，进而导致其倍率性能和低温性能差等。

鉴于上述问题的存在，有必要提供一种新的磷酸锰铁锂复合材料及制备方法和应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磷酸锰铁锂复合材料及制备方法和应用。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供一种磷酸锰铁锂复合材料，主要包括金属掺杂磷酸锰铁锂材料和碳材料，所述金属掺杂磷酸锰铁锂材料的组成为：LiFe_1-x-y-zMn_xTi_yM_zPO₄，其中，M包括Mg、V、Zr、Nb、In、Al、Co和Ni中的至少一种，0.5≤x≤0.8，0y≤0.2，0z≤0.01，所述碳材料选自碳纳米管(CNT)和石墨烯(RGO)中的至少一种。

本发明还提供一种上述碳材料改性磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括：

将铁源、磷源、锂源、锰源、钛源、M源和部分碳材料混合溶解，经液相合成制备得到第一前驱体，再将所述第一前驱体进行一次烧结，得到预烧结料；

将所述预烧结料和剩余碳材料混合研磨，经喷雾干燥得到第二前驱体，再将所述第二前驱体进行二次烧结，得到所述磷酸锰铁锂复合材料。

本发明还提供一种正极极片，正极极片中的正极活性材料包括上述的磷酸锰铁锂复合材料。

本发明还提供一种锂电池，包括上述的磷酸锰铁锂复合材料。

本发明具有以下有益效果：