一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料及其制备方法与流程

本发明实施例涉及锂离子动力电池技术领域，尤其涉及一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料及其制备方法。

背景技术：

随着科学技术技术的发展以及人们生活水平的提高，因此对能量密度的要求也越来越高。锂离子电池因具备高能量密度、高电压以及对环境友好，无记忆效应等优势，已经应用在电动汽车，便携式设备等领域。其中磷酸铁锂电池具有高安全、高循环稳定性等特性早已广泛应用。

纯的磷酸铁锂有两个明显缺点：自身导电性较差及离子扩散速率慢

目前主要改善措施为：材料掺杂改性，控制材料粒径尺寸以及碳包覆。

磷酸铁锂正极理论克容量为170mah/g,但是纯的磷酸铁锂差，在实际应用过程中仅发挥其理论容量的75％左右；难以承受大电流充放电。为了提高其实际容量发挥，现普遍措施是在磷酸铁锂表面进行碳包覆，提高其导电性，进而提升容量。然后碳包覆的磷酸铁锂正极材料虽然首效及克容量有所增加，但是循环稳定性却不及纯的磷酸铁锂

技术实现要素：

本发明提供一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料及其制备方法，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料的内核为磷酸铁锂，在所述磷酸铁锂的外表面包覆有两层包覆层，从里到外依次为碳包覆层和磷酸铁锂包覆层。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料中，所述碳包覆层为有机碳包覆层。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料中，所述碳包覆层的量为正极材料总重量的0.5％～10％。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料中，所述磷酸铁锂包覆层为纳米级磷酸铁锂包覆层。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料中，所述磷酸铁锂包覆层的厚度为5～20nm。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料中，作为内核的所述磷酸铁锂的直径为100～1000nm。

第二方面，本发明提供一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，用于制备如上述第一方面所述的双层包覆的磷酸铁锂正极材料，所述方法包括：

采用固相法，将铁源、磷酸根源、锂源和有机碳源进行混合，烧结制成外表面包覆碳包覆层的磷酸铁锂；

将铁源、锂源和磷酸根源与外表面包覆碳包覆层的磷酸铁锂液相混合，喷雾干燥后进行烧结，得到外表面从里到外依次包覆碳包覆层和磷酸铁锂包覆层的磷酸铁锂正极材料。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法中，所述铁源为磷酸铁、草酸亚铁、氧化铁红、四氧化三铁、硝酸铁、超细铁粉中的一种。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法中，所述锂源为碳酸锂、磷酸二氢锂、氢氧化锂、氯化锂、硝酸锂中的至少一种。

进一步地，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法中，所述有机碳源为葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、月桂酸、沥青中的至少一种。

本发明实施例提供的一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料及其制备方法，能够实现在改善磷酸铁锂正极电导性从而提高材料首效及克容量的同时，增强电池体系的循环稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料的结构示意图；

图2是本发明实施例中双层包覆的磷酸铁锂正极材料的扫描电镜图；

图3是本发明实施例中双层包覆的磷酸铁锂正极材料与碳包覆正极材料的循环性能对比图；

图4是本发明实施例二提供的一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料，所述双层包覆的磷酸铁锂正极材料的内核为磷酸铁锂，在所述磷酸铁锂的外表面包覆有两层包覆层，从里到外依次为碳包覆层和磷酸铁锂包覆层。

具体的，作为内核的磷酸铁锂颗粒表面先进行有机碳包覆，再包覆一层磷酸铁锂层，三者为紧密的三层结构。

其中，作为内核的所述磷酸铁锂的直径为100～1000nm。

在本实施例中，所述碳包覆层为有机碳包覆层，所述碳包覆层的量为正极材料总重量的0.5％～10％。

所述磷酸铁锂包覆层为纳米级磷酸铁锂包覆层，具体的，所述磷酸铁锂包覆层的厚度为5～20nm。

需要说明的是，碳包覆层能改善磷酸铁锂正极电导性从而提高材料首效及克容量并降低dcr，相交于无机碳包覆，有机碳包覆更有优势。

而在碳包覆层外再包覆一层纳米级磷酸铁锂包覆层，二价铁离子可以消耗电池体系中的hf，从而增加电池体系的循环稳定性。

本发明实施例提供的一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料，能够实现在改善磷酸铁锂正极电导性从而提高材料首效及克容量的同时，增强电池体系的循环稳定性。

实施例二

请参阅图4，为本发明实施例二提供的一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法的流程示意图。该方法用于制备如上述实施例一所述的双层包覆的磷酸铁锂正极材料，具体步骤如下：

s1、采用固相法，将铁源、磷酸根源、锂源和有机碳源进行混合，烧结制成外表面包覆碳包覆层的磷酸铁锂(lifepo4)；

其中，所述铁源为磷酸铁、草酸亚铁、氧化铁红、四氧化三铁、硝酸铁、超细铁粉中的一种。

所述锂源为碳酸锂、磷酸二氢锂、氢氧化锂、氯化锂、硝酸锂中的至少一种。

所述有机碳源为葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、月桂酸、沥青中的至少一种。

具体的，以草酸亚铁、碳酸锂、磷酸氢铵以化学计量比进行称量，然后加入4-wt％葡萄糖，湿法球磨3h片后采用喷雾干燥器干燥，接着在氮气保护下升温至300℃预分解5h后升温至650保温18h，制备出外表面包覆碳包覆层的磷酸铁锂。

s2、将铁源、锂源和磷酸根源与外表面包覆碳包覆层的磷酸铁锂液相混合，喷雾干燥后进行烧结，得到外表面从里到外依次包覆碳包覆层和磷酸铁锂包覆层的磷酸铁锂正极材料。

具体的，外表面包覆碳包覆层的磷酸铁锂、硝酸铁、硝酸锂、磷酸混合成悬浮液，喷雾干燥后高温烧结，即为双层包覆的磷酸铁锂正极材料。

本发明实施例提供的一种双层包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，能够实现在改善磷酸铁锂正极电导性从而提高材料首效及克容量的同时，增强电池体系的循环稳定性。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。