[发明专利]一种三元碳源包覆的磷酸亚铁锂复合材料及其制备方法

摘要

本发明为一种三元碳源包覆的磷酸亚铁锂复合材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域，针对磷酸亚铁锂导电性差和振实密度低的缺陷，提供一种三元碳源包覆的磷酸亚铁锂复合材料及其制备方法，本发明根据不同碳源的热解特性、碳化程度、分散形式、残碳结构及还原活性等特点，针对碳热还原法制备磷酸亚铁锂的工艺和反应过程，提出了三元碳源包覆磷酸亚铁锂改性方法，通过将小分子水溶性有机物、高分子聚合物和石墨烯类化合物与铁源化合物、磷源化合物和锂源化合物经过球磨均质化后干燥制得复合前驱体，再将复合前驱体烧结得到，解决了磷酸亚铁锂材料电导率低、锂离子扩散系数低、振实密度低等问题。

主权项

一种三元碳源包覆的磷酸亚铁锂复合材料，其特征在于通过将小分子水溶性有机物、高分子聚合物和石墨烯类化合物与铁源化合物、磷源化合物和锂源化合物经过球磨均质化后干燥制得复合前驱体，再将复合前驱体烧结得到，所述小分子水溶性有机物为柠檬酸、葡萄糖、蔗糖和淀粉的一种或其中几种的混合物；所述高分子聚合物为热固性酚醛树脂或热塑性酚醛树脂；所述石墨烯类化合物为石墨烯、改性石墨烯或氧化石墨烯；所述铁源化合物为磷酸铁、硝酸铁和氯化铁的一种或其中几种的混合物；所述磷源化合物为磷酸、磷酸铁、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵；所述锂源化合物为氢氧化锂、硝酸锂和碳酸锂的一种或其中几种的混合物；所述三元碳源包覆的磷酸亚铁锂复合材料的制备方法，按照以下步骤进行：步骤一、前驱体浆液均质化处理：按照化学计量比Fe、P、Li的摩尔比为1∶1∶1～1.1称取铁源化合物、磷源化合物、锂源化合物，按照每摩尔铁源称取石墨烯类化合物0.5～2.0克，按照每摩尔铁源称取小分子水溶性有机物的5～20克，按照每摩尔铁源称取高分子聚合物5～15克，控制碳在最终三元碳源包覆的磷酸亚铁锂复合材料中的重量含量为1～10％；将石墨烯类化合物分散在水中至剥离完全得到石墨烯类化合物浆液，然后将铁源、磷源化合物溶解或分散在上述石墨烯类化合物的浆液中，球磨该浆液，然后分别将锂源化合物、小分子水溶性有机物、高分子聚合物溶于水或乙醇中，再依次加入到上述石墨烯类化合物浆液中，并继续进行球磨均质化处理，使得浆液中颗粒粒度小于200纳米，得到前驱体浆液；步骤二、前驱体制备：将步骤一制备的前驱体浆液进行干燥得到前驱体；步骤三、热处理：将步骤二制备的前驱体置于烧结炉中，在非氧化气氛、600～800℃下加热，加热时间4～36小时，制得三元碳源包覆的磷酸亚铁锂复合材料。