[发明专利]一种正极材料添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池领域，公开了一种正极材料添加剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将磷酸铁锂材料与铁源混合，破碎，筛分，得到混合粉料；(2)将混合粉料置于还原性气体中，加热进行还原处理，得到磷铁合金和锂的化合物；(3)将磷铁合金和锂的化合物进行球磨，再进行筛分，得到正极材料添加剂。本发明将制备的磷铁合金和锂化合物作为正极材料添加剂添加到锂离子电池正极材料中，可明显改善锂电池的倍率性能及循环性能，达到优化电池性能的目的。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种正极材料添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、循环性能好、工作电压高等特点；锂离子电池还可进行充放电，具有良好的环保性能，被广泛用于笔记本电脑、手机、电动自行车、电动汽车等设备及工具中。

锂离子电池是通过锂离子在正极与负极间来回移动实现充放电的二次电池。充电时，正极得到电子，锂离子从正极脱出，经电解液进入到负极；放电时，锂离子又从负极经电解液进入正极。

目前的锂离子电池还存在一些不完善的地方，例如倍率性能较差，循环性能不够好等，正极材料添加剂的使用可经济高效地提升锂离子电池的综合性能。CN 105742706 A(一种锂电池正极材料添加剂)通过在锂离子电池中添加含氨基腈与环状酸组合物修饰的改性马来酰亚胺，并对其制备成的电池通过针刺测试，大大增加了所得电池正极活性材料的稳定性，并提升了电池的循环寿命。CN 107785578 A(正极材料添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池)通过添加改性碳酸锂，在不影响锂离子二次电池的电性能的基础上大幅度提升锂离子二次电池的安全性能。

然而，上述两种添加剂对于提升锂离子电池的倍率性能和循环性能的效果并不理想；并且现有的添加剂通常在提升其中一种性能的同时会对另一种性能有削弱的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正极材料添加剂及其制备方法；将该正极材料添加剂添加到正极材料中可提高锂离子电池的性能，适应市场发展的需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种正极材料添加剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将磷酸铁锂与铁源混合，破碎，筛分，得到混合粉料；

(2)将混合粉料铺平，通入还原性气体，加热进行还原处理，磷酸铁锂分解后转化为磷铁合金和锂的化合物；

(3)将磷铁合金和锂的化合物进行球磨，再进行筛分，得到所述正极材料添加剂。

优选地，步骤(1)所述磷酸铁锂与铁源的摩尔比为3:0-1。

优选地，步骤(1)所述铁源为硫酸亚铁、硫酸铁、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、碳酸铁、硫二化铁、硫化亚铁、氯化铁、氯化亚铁、氢氧化铁、氢氧化亚铁或碳化铁中的至少一种。

优选地，步骤(2)所述还原性气体为氢气、硫化氢、一氧化碳、乙烯、乙炔、乙烷、氨气或甲烷中的一种。

还原处理中，转化的化学方程式为：

3LiFePO₄+8H₂＝Li₃PO₄+Fe₂P+FeP+8H₂O；

3LiFePO₄+9H₂+FeSO₄＝Li₃PO₄+2Fe₂P+9H₂O+SO₃；