本發明涉及鋰電池，具體涉及一種分散劑及其制備方法、應用。

背景技術：

1、改性磷酸鐵鋰常應用于新能源汽車領域的電池，而磷酸鐵鋰改性方法主要為碳包覆與摻雜，碳包覆對磷酸鐵鋰顆粒的分散性與顆粒大小調控發揮著較大作用，目前磷酸鐵鋰制備常用的碳源多為葡萄糖、蔗糖、peg等非離子聚合物，這些有機碳源主要通過燒結碳化過程，進行碳化沉積、包碳以抑制顆粒粘結生長。但上述碳源對磷酸鐵的吸附性及分散性差，即使peg具備表面活性劑的功能但由于其吸附性差也只能通過表面活性作用調控漿料狀態，漿料中容易出現小顆粒團聚體聚集的情況，因此，使用常用碳源制備改性磷酸鐵鋰存在燒結過程中小顆粒團聚體的分散性差，燒結后的粉碎料中d50以下顆粒存在較多團聚體使產物孔隙率高、粒徑分布區間窄，導致成品改性磷酸鐵鋰的壓實密度難以得到較大提升的問題，進而影響磷酸鐵鋰正極材料的電化學性能；另一方面，摻雜劑能提高改性磷酸鐵鋰的電化學性能，但過高的摻雜量會降低改性磷酸鐵鋰的壓實密度，從而對電化學性能產生負面影響，因此，使用摻雜劑制備改性磷酸鐵鋰也存在壓實密度及電化學性能有待進一步提升的問題。

2、相關技術中，為提高改性磷酸鐵鋰的壓實密度的常用方法為顆粒級配，但是目前的粉碎條件對燒結后的磷酸鐵鋰正極材料d50以下顆粒的粉碎效果較差，導致小顆粒占比小，成品實際粒徑分布較窄，小顆粒團聚體多且分散性差，壓實密度難以提高，從而影響材料的電化學性能。因此，需要提供一種方法能同時提高磷酸鐵鋰的壓實密度及電化學性能。

技術實現思路

1、鑒于背景技術中存在的技術問題，本技術提供了一種分散劑及其制備方法、應用，旨在解決如何提升磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度及電化學性能的問題。

2、第一方面，本技術實施例提供了一種分散劑的制備方法，包括以下步驟：以第一單體、第二單體、鏈轉移劑、引發劑為原料，于45-75℃進行聚合反應，即得分散劑；其中，第一單體包括二乙基甲基乙烯基硅烷、甲基乙烯基雙(n-甲基乙酰氨基)硅烷、3-(二甲氨基)丙烯酸甲酯中的一種或幾種，第二單體包括甲基丙烯酸、3-乙氧基丙烯酸、2-羥基-2-甲基-3-丁烯酸中的一種或幾種。

3、本技術實施例的技術方案中，通過所限定的原料進行聚合反應，得到含有甲基、羧基等官能團的低分子量聚合物，其具有強吸附性及強分散性，有利于提高磷酸鐵鋰正極材料制備過程中小顆粒的分散性，使小顆粒之間的粘連情況得以改善，且粒徑分布區間增大，從而使得所制備的磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度得以提高，進而可提高采用該分散劑所制備得到的磷酸鐵鋰正極材料的電化學性能。

4、在一些實施例中，鏈轉移劑包括巰基乙酸、巰基丙酸中至少一種；引發劑包括偶氮二異丁腈、過硫酸銨中至少一種。

5、該實施例中，鏈轉移劑及引發劑用于實現第一單體與第二單體的聚合，得到含有甲基、羧基等官能團的具有強吸附性及分散性的低分子量聚合物。

6、在一些實施例中，第一單體、第二單體、鏈轉移劑、引發劑的摩爾比為1:(5-8):(0.015-0.02):(0.05-0.10）。

7、該實施例中，通過調整分散劑原料的配比有利于均衡所制備得到的分散劑的吸附性與分散性能，其中，若第一單體與第二單體的用量減少，則會導致分散劑中活性官能團的減少，降低其分散性與吸附性；而若第一單體與第二單體的用量過多，則會導致原料的浪費；若鏈轉移劑、引發劑的用量減少，則會導致分散劑產率的降低；而若鏈轉移劑、引發劑的用量過多，則會造成原料浪費。

8、第二方面，本技術實施例提供一種分散劑，該分散劑采用前述第一方面中分散劑的制備方法制得。

9、本技術實施例的技術方案中，當將分散劑用于磷酸鐵鋰的制備時，該分散劑可提高對碳源與小顆粒團聚體的分散性及吸附性，同時，還可降低漿料的粘度，降低堵料風險，進而提高磷酸鐵鋰正極材料的生產效率。

10、第三方面，本技術實施例提供一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：將無水磷酸鐵、鋰源、碳源、分散劑加入溶劑中混合，得到漿料；將漿料進行分散處理，其后，向漿料中加入摻雜劑，得到前驅體漿料；將前驅體漿料依次進行噴霧干燥、氣流粉碎、燒結，即得磷酸鐵鋰正極材料。

11、本技術實施例的技術方案中，通過在漿料中添加分散劑，將未經分散處理的摻雜劑添加至經分散處理后的漿料中以及先氣流粉碎再燒結的手段相結合，使得到磷酸鐵鋰的具備以下優勢：（1）碳源的包裹性與分散性好，石墨化程度高，材料的導電性好；（2）顆粒之間分散性好，顆粒的級配合理，壓實密度高；（3）摻雜劑含量高；（4）磁性物質含量低；通過以上優勢可實現磷酸鐵鋰正極材料的充放電容量及充放電效率的提升。

12、在一些實施例中，漿料的固含量為45%-50%，漿料的密度≥1.2g/cm3；經分散處理后的漿料的d50為0.36-0.45μm，砂磨混合物的dmax≤1.15μm；氣流粉碎的工藝參數包括：氣流粉碎的壓力為0.48-0.52mpa，分級輪頻率20-60hz，下料頻率為6-18hz；經氣流粉碎后的顆粒的d50為0.6-1.2μm，dmax≤15μm。

13、該實施例中，漿料經分散處理后有利于提高小顆粒的占比，并在分散劑的作用下形成分散均勻的小顆粒，從而調整成品顆粒的級配，進而提升所制備的磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度；進一步地，氣流粉碎的粉碎方式有利于降低磁性物質含量，提升材料的電化學性能；同時，分散處理的步驟克服了氣流粉碎對小顆粒團聚體粉碎效果不佳的缺陷，經分散處理后的漿料中所含固體顆粒的d50小于氣流粉碎后的顆粒的d50，這一工藝條件限定能夠降低摻雜劑對所制備的磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度的負面影響。

14、在一些實施例中，無水磷酸鐵與鋰源、碳源和分散劑的質量比為100:（22-26）:（8-12）：（0.4-1.2）；和/或，分散劑與摻雜劑的質量比為（0.41-0.85）:1；和/或，碳源包括葡萄糖、蔗糖中至少一種；和/或，摻雜劑包括二氧化錫、二氧化鈦、氧化鈰中至少一種；和/或，鋰源包括碳酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰中的至少一種。

15、該實施例中，分散劑在限定范圍內的使用量有利于提升磷酸鐵鋰的壓實密度，若分散劑用量過少，則會導致壓實密度降低，若分散劑用量過多，則會造成原料浪費；摻雜劑的使用量需在限定范圍內才能有利于提升磷酸鐵鋰的容量，若摻雜劑用量過多或過少，均不利于磷酸鐵鋰的容量提升。

16、在一些實施例中，燒結的溫度為790℃-800℃，燒結的氣氛為惰性氣氛。

17、該實施例中，通過將燒結的溫度控制在上述范圍，具有以下效果：（1）有利于大單晶顆粒的占比減少，穩定壓實密度；（2）有利于提升碳包覆效果，降低粉末內阻；（3）有利于提升磷酸鐵鋰正極材料的純度；（4）降低磁性物質含量。因此，于上述燒結溫度下所制備得到的磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度和電化學性能均得以改善。

18、第四方面，本技術實施例提供一種磷酸鐵鋰正極材料，磷酸鐵鋰正極材料的1c放電比容量為146-147mah/g；磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度為2.62-2.68g/ml。

19、本技術實施例的技術方案中，所制備得到的磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度和放電比容量均較高。

20、第五方面，本技術實施例提供一種二次電池，其包括磷酸鐵鋰正極材料。

21、本技術實施例的技術方案中，二次電池包含有上述磷酸鐵鋰正極材料，因而也具有較優的電化學性能。

22、上述說明僅是本技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本技術的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術的具體實施方式。