本發明涉及二次電池，尤其涉及一種磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法。

背景技術：

1、磷酸鐵鋰等磷酸鹽系正極材料具有原料豐富、成本低且質量比容量高等優點，是目前儲能型鋰離子電池的首選正極材料，但是磷酸鹽系正極材料自身由于鋰離子擴散系數和電子電導率較低，影響其在低溫儲能以及大功率領域的性能發揮以及使用壽命。現有磷酸鹽系磷酸鐵鋰的制備方法或工藝中，大多通過納米化，金屬摻雜以及碳包覆等改性方法提高磷酸鐵鋰在應用過程中的容量發揮，倍率及低溫以及循環壽命等性能。

2、通過水熱法等工藝調整磷酸鐵鋰的形貌，實現納米化可以一定程度上縮減鋰離子傳輸距離，提高鋰離子的擴散效率，但水熱法存在成本較高，且工藝復雜，且納米化顆粒，壓實密度較低，克容量低的通病，不利于市場化。

3、碳包覆提高磷酸鐵鋰性能的常規手段之一，但會一定程度降低磷酸鐵鋰電池的能量密度。而隨著包覆用量的提升，燒結過程中還原碳會進一步壓抑磷酸鐵鋰一次顆粒的生長，導致壓實密度進一步降低，降低鐵鋰電池的能量密度，也不利于市場推廣。

4、目前離子摻雜的短板主要是少量的，單一的金屬離子摻雜，簡單的金屬氧化物結構摻雜物往往無法達到較好的性能提升；提高摻雜用量會提高成本以及增加磷酸鐵鋰形成非純相帶來影響晶體穩定性的風險；而使用稀土或貴金屬等摻雜元素往往由于成本太高不利于產品的市場化。因此，離子摻雜手段在金屬離子的選擇，金屬化合物的形態以及用量上仍有一定的調整和改善空間。

5、針對以上主流磷酸鐵鋰改良手段，鐵鋰生產廠家一般結合多磨多燒，混摻等手段，調整顆粒形貌以及顆粒級配，一定程度上平衡能量密度，倍率低溫，循環壽命以及能效等綜合性能，以適應市場的變化。但多磨多燒在合成工藝以及成本控制上難以突破，而混摻則難以選擇合適的小顆粒混摻料。

6、鑒于目前磷酸鐵鋰正極材料存在的上述缺陷，確有必要提供一種解決上述問題的技術方案。

技術實現思路

1、本發明的目的在于：提供一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，通過該方法可以制備出高容量且小粒徑的磷酸鐵鋰正極材料。

2、為了達到這一目的，本發明提供以下的方案：

3、一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟一：將高聚磷酸與脂肪醇醚聚氧乙烯醚加入反應釜混勻，在70～90℃下反應2～4h，得到脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯；

5、步驟二：將磷酸鐵、鋰源、導電劑、金屬化合物和所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯加入水中進行球磨，形成混合漿料；

6、步驟三：將所述混合漿料依次進行噴霧干燥、燒結、粉碎，得到磷酸鐵鋰正極材料。

7、優選的，在所述步驟一中，所述高聚磷酸的聚合度為3～5。

8、優選的，在所述步驟一中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的碳鏈中的碳原子的數量為10～15。

9、優選的，在所述步驟二中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯占所述磷酸鐵的質量比為10～15％。

10、本發明還提供一種磷酸鐵鋰正極材料，包括磷酸鐵鋰基體和包覆在磷酸鐵鋰基體表面的碳包覆層所述碳包覆層占所述磷酸鐵鋰正極材料總質量的1.1-1.9％。

11、優選的，所述磷酸鐵鋰正極材料的粒徑d50為0.2～0.45μm。

12、優選的，所述磷酸鐵鋰正極材料的比表面積為11～18g/cm2。

13、本發明還提供一種正極片，包括正極材料、導電劑和粘結劑，所述正極材料包括上述的磷酸鐵鋰正極材料。

14、本發明還提供一種二次電池，包括隔膜、負極片、電解液、電池殼體和上述的正極片。

15、相比于現有技術，本發明的有益效果在于：

16、(1)本發明通過采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯作為碳源的方案優化了磷酸鐵鋰正極材料的碳包覆的方式，在燒結過程中碳源的分解產生較大的空間位阻，阻礙磷酸鐵鋰顆粒的生長，制備出以小顆粒分布為主的磷酸鐵鋰正極材料。

17、(2)通過本發明的制備方法制備出的磷酸鐵鋰正極材料是小顆粒的，在克服動力學影響要明顯優于大顆粒磷酸鐵鋰正極材料，在正極活性材料中提高小顆粒的磷酸鐵鋰正極材料的占比，能有效提高放電能量，從而實現能效的提升，使產品更加適配儲能市場的需求。

技術特征：

1.一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述高聚磷酸的聚合度為3～5。

3.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的碳鏈中的碳原子的數量為10～15。

4.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯占所述磷酸鐵的質量比為10～15％。

5.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述磷酸鐵的鐵磷比為0.978～0.985，比表面積為10～15m2g-1。

6.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述混合漿料的粒徑為0.29～0.33μm。

7.一種磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，由權利要求1～6任一項所述的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法制得。

8.根據權利要求7所述的磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，包括磷酸鐵鋰基體和包覆在所述磷酸鐵鋰基體表面的碳包覆層，所述碳包覆層占所述磷酸鐵鋰正極材料總質量的1.1-1.9％。

9.根據權利要求7或8所述的磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸鐵鋰正極材料的粒徑d50為0.2～0.45μm。

10.根據權利要求7或8所述的磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸鐵鋰正極材料的比表面積為11～18g/cm2。

技術總結
本發明公開了一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一：將高聚磷酸與脂肪醇醚聚氧乙烯醚加入反應釜混勻，在70～90℃下反應2～4h，得到脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯；步驟二：將磷酸鐵、鋰源、導電劑、金屬化合物和所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯加入水中進行球磨，形成混合漿料；步驟三：將所述混合漿料依次進行噴霧干燥、燒結、粉碎，得到磷酸鐵鋰正極材料。相比于現有技術，本發明通過采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯作為碳源的方案優化了磷酸鐵鋰正極材料的碳包覆的方式，在燒結過程中碳源的分解產生較大的空間位阻，阻礙磷酸鐵鋰顆粒的生長，制備出以小顆粒分布為主的磷酸鐵鋰正極材料。

技術研發人員：孫藝幫,陳巍,吳永生
受保護的技術使用者：廣州融捷能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28