磷酸铁锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池与流程

本申请属于可充放电电池，具体涉及一种磷酸铁锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池。

背景技术：

1、二次电池通常包括含有正极材料的正极极片，正极材料的性能对二次电池的性能具有显著影响。现有的正极材料中磷酸铁锂因其原料丰富、价格低廉、对环境友好、循环寿命长及安全性高等优点被广泛应用。

2、但是目前，制备出的磷酸铁锂容易掺杂有杂质相，且在将磷酸铁锂材料应用于二次电池时，其电化学性能仍较差，如何提升其电化学性能仍是本领域的难题，仍需进一步改进。

技术实现思路

1、本申请提供一种磷酸铁锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池，有利于提升磷酸铁锂材料的电化学性能。

2、第一方面，本申请提出了一种磷酸铁锂材料的制备方法，制备方法包括：将抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、锂源、铁源和磷源加入溶剂中混合为混合体系；将混合体系进行水热反应生成磷酸铁锂材料，其中，基于铁源的质量为100％计，抗坏血酸的质量含量≥5％，且十六烷基三甲基溴化铵的质量含量与抗坏血酸的质量含量的比值为1.5～10。

3、在一些实施方式中，将抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、锂源、铁源和磷源加入溶剂中混合为混合体系的步骤，包括：将抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、铁源和磷源加入第一溶剂中，混合为第一混合液；将锂源加入第二溶剂中，混合为第二混合液；将第二混合液加入第一混合液中，形成混合体系。

4、在一些实施方式中，抗坏血酸的质量含量为5％～35％；可选为10％～32％。

5、在一些实施方式中，十六烷基三甲基溴化铵的质量含量为4％～108％；可选为20％～100％；可选为20％～58％。

6、在一些实施方式中，十六烷基三甲基溴化铵的质量含量与抗坏血酸的质量含量的比值为1.55～6。

7、在一些实施方式中，水热反应的温度为120℃～220℃；和/或水热反应的时间为4h～24h。

8、在一些实施方式中，锂源中锂元素、铁源中铁元素和磷源中磷元素的摩尔比为(0.98～3.02)：(0.98～1.10)：(0.98～1.50)。

9、在一些实施方式中，锂源中锂元素、铁源中铁元素和磷源中磷元素的摩尔比为(2.95～3.02)：(0.98～1.03)：(0.98～1.03)。

10、第二方面，本申请提出了一种磷酸铁锂材料，磷酸铁锂材料的x射线衍射图谱中，2θ在17°～18°的特征峰与2θ在29.5°～30.5°特征峰的峰强比≤0.200；可选为0.030～0.185。

11、在一些实施方式中，磷酸铁锂材料包括球形、类球形或片状颗粒。

12、在一些实施方式中，磷酸铁锂材料的平均粒径为0.5μm～4.5μm。

13、第三方面，本申请提出了一种正极极片，该正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一侧的正极活性层，正极活性层包括如本申请第一方面任一实施方式的制备方法得到的磷酸铁锂材料或如本申请第二方面任一实施方式的磷酸铁锂材料。

14、第四方面，本申请提出了一种二次电池，该二次电池包括如本申请第三方面任一实施方式的正极极片。

15、根据本申请实施方式提出的制备方法，通过水热法制备磷酸铁锂，在制备磷酸铁锂的过程中，添加抗坏血酸和十六烷基三甲基溴化铵，尤其是，抗坏血酸的质量含量≥5％，且十六烷基三甲基溴化铵的质量含量与抗坏血酸的质量含量的比值在特定范围(1.5～10)时，抗坏血酸能够和铁源中的铁离子络合，减少杂质的生成，提升磷酸铁锂材料的纯度，十六烷基三甲基溴化铵能够有效分散体系中的颗粒，降低颗粒团聚的风险，有利于获得粒径相对较小且具有特定晶面取向例如(0.2.0)晶面的磷酸铁锂材料，使得磷酸铁锂材料在传输锂离子的过程中，能够显著提升传输速率，提高磷酸铁锂材料的克容量发挥，改善磷酸铁锂材料的电化学性能。

16、进一步地，将锂源单独制备为第二混合液后，与其他原料混合，能够进一步降低杂质相的生成，提升磷酸铁锂材料的纯度。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、锂源、铁源和磷源加入溶剂中混合为混合体系的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述十六烷基三甲基溴化铵的质量含量与所述抗坏血酸的质量含量的比值为1.55～6。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源中锂元素、所述铁源中铁元素和所述磷源中磷元素的摩尔比为(0.98～3.02)：(0.98～1.10)：(0.98～1.50)；

7.一种磷酸铁锂材料，其特征在于，所述磷酸铁锂材料的x射线衍射图谱中，2θ在17°～18°的特征峰与2θ在29.5°～30.5°特征峰的峰强比≤0.200；可选为0.030～0.185。

8.根据权利要求7所述的磷酸铁锂材料，其特征在于，所述磷酸铁锂材料满足以下条件中的至少一种，

9.一种正极极片，其特征在于，包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一侧的正极活性层，所述正极活性层包括如权利要求7或8所述的磷酸铁锂材料或如权利要求1～6中任一项所述的制备方法得到的磷酸铁锂材料。

10.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求9的正极极片。

技术总结
本申请提供一种磷酸铁锂材料及其制备方法、正极极片和二次电池，制备方法包括：将抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、锂源、铁源和磷源加入溶剂中混合为混合体系；将混合体系进行水热反应生成磷酸铁锂材料，其中，基于铁源的质量为100％计，抗坏血酸的质量含量≥5％，且十六烷基三甲基溴化铵的质量含量与抗坏血酸的质量含量的比值为1.5～10。本申请有利于提升磷酸铁锂材料的电化学性能。

技术研发人员：张灏宇,魏玉慧,孔令涌,吴梓环,屈恋,陈燕玉,李意能
受保护的技术使用者：曲靖市德方纳米科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17