一种改善LMFP电池循环性能的正极材料制备方法与流程

本发明涉及lmfp电池，具体为一种改善lmfp电池循环性能的正极材料制备方法。

背景技术：

1、近年来，客户端对于电池性能的要求越来越高，高电压下充放电性能以及循环性能也是很多动力电池厂家持续开发的方向。

2、磷酸铁锂（lfp）材料电压平台有限，而锰元素的引入使得lfp原本3.4v的电压平台上升到lmfp的4.1v，在电压平台上进行了突破。然而，锰的溶出会导致循环寿命变短；同时lmfp的粒径较大，直接作为正极活性材料也会影响充放电性能及循环寿命。

3、综上所述，制备一种改善lmfp电池循环性能的正极材料具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改善lmfp电池循环性能的正极材料制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，包括以下操作步骤：

4、s1：将lmfp材料、科琴黑、zr(so4)2球磨混合均匀，在氮气氛围下烧结处理，得到活性材料；

5、s2：将活性材料、粘结剂、导电剂均匀混合，得到正极浆料；将正极浆料涂覆于铝箔上，干燥，得到正极材料。

6、较为优化的，所述lmfp材料与科琴黑的质量比为(150~155):1；所述lmfp材料与zr(so4)2的质量比为(200~205):1。

7、较为优化的，所述改性lmfp材料、粘结剂、导电剂的质量比为96:2.5:1.5；所述粘结剂包括pvdf；所述导电剂包括super p。

8、较为优化的，所述烧结处理的工艺条件为：升温速率为45~50℃/min，退火速率为20~25℃/min，煅烧温度为750~800℃，烧结时间为7~8小时。

9、较为优化的，球磨的转速为800rpm/min，球磨时间为20min。

10、较为优化的，所述lmfp材料包括常规lmfp材料、复合lmfp材料；所述复合lmfp材料的制备方法为：将碳酸锂、碳酸锰、磷酸铁、掺杂剂、磷酸二氢铵加入到乙醇水溶液中球磨混合7~9小时，加入蔗糖继续球磨7~9小时，在50~60℃下干燥，得到前驱体；在氮气氛围下，将前驱体在400~500℃下煅烧4~5小时，升温至650~700℃下煅烧10~12小时，得到复合lmfp材料。

11、较为优化的，所述碳酸锂、碳酸锰、磷酸铁、掺杂剂、磷酸二氢铵、蔗糖的摩尔比为(1~1.2):(0.5~0.8):(0.2~0.24):(0.03~0.04):1:(0.05~0.07)。

12、较为优化的，所述掺杂剂为摩尔比为(3~4):1碳酸锌和碳酸镁；所述乙醇水溶液中，乙醇与去离子水的质量比为1:(1~2)。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

14、本发明将lmfp材料（磷酸锰铁锂）、高导电科琴黑、zr(so4)2通过球磨混合和煅烧制备得到改性lmfp材料；

15、其中，lmfp材料（磷酸锰铁锂）存在着p-o键过强导致电子电导率低；而高导电性的科琴黑可以对lmfp材料进行包覆，不仅可以抑制锰元素的溶出，还可以大幅增加材料的导电性，从而提高电池的循环性能；zr(so4)2煅烧后提供的zr4+可以增强电极的电导率和稳定性，也可以改善电池寿命；同时，球磨工艺可以减少lmfp尺寸，在电池端更有利于其在充放电过程中的传输。

16、由于锂离子的一维扩散通道的锂离子扩散效率低；故而通过双金属掺杂lmfp材料（磷酸锰铁锂）的方法对其进行优化；方案中，以碳酸锌和碳酸钇作为掺杂剂协同对lmfp材料进行原位改性，得到复合lmfp材料。

17、锌的掺入可以优化晶体结构，减小锂离子嵌入和脱嵌过程中造成的体积变化，从而降低lmfp材料的应力和潜在的相变；锌可以减少了锰的溶解，增强lmfp材料在充放电过程中的循环稳定性；钇的掺杂可以降低lifexmnypo4与fexmnypo4相界面之间的应变，从而增强材料在充放电循环过程中的结构稳定性；并显著降低其电位极化，促进锰离子的还原动力学，有效提高锂离子在4.1v下的扩散系数。

技术特征：

1.一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：所述lmfp材料与科琴黑的质量比为(150~155):1；所述lmfp材料与zr(so4)2的质量比为(200~205):1。

3.根据权利要求1所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：所述活性材料、粘结剂、导电剂的质量比为96:2.5:1.5；所述粘结剂包括pvdf；所述导电剂包括super p。

4.根据权利要求1所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：所述烧结处理的工艺条件为：升温速率为45~50℃/min，退火速率为20~25℃/min，烧结温度为750~800℃，烧结时间为7~8小时。

5.根据权利要求1所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：球磨的转速为750~800rpm/min，球磨时间为18min~20min。

6.根据权利要求1所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：所述lmfp材料包括常规lmfp材料、复合lmfp材料；所述复合lmfp材料的制备方法为：将碳酸锂、碳酸锰、磷酸铁、掺杂剂、磷酸二氢铵加入到乙醇水溶液中球磨混合7~9小时，加入蔗糖继续球磨7~9小时，在50~60℃下干燥，得到前驱体；在氮气氛围下，将前驱体在400~500℃下煅烧4~5小时，升温至650~700℃下煅烧10~12小时，得到复合lmfp材料。

7.根据权利要求6所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：所述碳酸锂、碳酸锰、磷酸铁、掺杂剂、磷酸二氢铵、蔗糖的摩尔比为(1~1.2):0.8:(0.2~0.24):(0.03~0.04):1:(0.05~0.07)。

8.根据权利要求6所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法，其特征在于：所述掺杂剂为摩尔比为(4~5):1碳酸锌和碳酸钇；所述乙醇水溶液中，乙醇与去离子水的质量比为1:(1~2)。

9.根据权利要求1~8任一项所述的一种改善lmfp电池循环性能的正极材料的制备方法制备得到正极材料。

技术总结
本发明涉及LMFP电池技术领域，具体公开了一种改善LMFP电池循环性能的正极材料制备方法。包括以下操作步骤：S1：将LMFP材料、科琴黑、Zr(SO4)2球磨混合均匀，在氮气氛围下烧结处理，得到活性材料；S2：将活性材料、粘结剂、导电剂均匀混合，得到正极浆料；将正极浆料涂覆于铝箔上，干燥，得到正极材料。

技术研发人员：万峰,李学法,张国平
受保护的技术使用者：扬州纳力新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16