(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111477587.1 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 湖南时代安能新能源科技有限公司 地址 410000 湖南省长 沙市高新 开发区桐 梓坡西路2 29号金泓园A-7栋 503 (72)发明人 彭小琦　 (74)专利代理 机构 长沙星耀专利事务所(普通 合伙) 4320 5 代理人 宁冈 (51)Int.Cl. H01M 4/48(2010.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方 法 (57)摘要 本发明公开了一种改性的磷酸铁锂正极材 料及其制备方法， 合成一种LiFePO4•mAl2O3@ LiAlO2@nC正极材料， 其中， m、 n为摩尔数， 0<m≤ 0.05， 0<n≤0.05， Al2O3为活性金属氧化物， LiAlO2为快离子导体， C为导电纳米碳材料。 LiFePO4正极材料表面有均匀的包覆层， 总厚度 约为2.5~10nm， 磷酸铁锂形 成的二次颗 粒粒径均 一。 实验制备方法为： (1)在保护气氛下对磷酸铁 锂基体进行两次升温烧结， 得到所述磷酸铁锂正 极材料； （2） 将Al2O3@LiAlO2包覆在正极材料表 面； （3） 将导电纳米碳材料包覆在上述材料上得 到最终产物。 本发明提高磷酸铁锂正极材料的导 电性能、 降低其离子传输阻抗， 提高了材料的倍 率性能， 本发明方法制备流程简单， 成本低， 环境 污染少， 适用于 工业化生产。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114156459 A 2022.03.08 CN 114156459 A 1.一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法， 合成一种LiFePO4 • mAl2O3@LiAlO2@  nC正极材料， 其中， m、 n为摩尔数， 0<m≤0.05， 0<n≤0.05， Al2O3为活性金属氧化物， LiAl O2为 快离子导体， C为 导电纳米碳材 料。 2.根据权利要 求1一种改性的磷 酸铁锂正极材料及其制备方法， 其特征在于， LiFePO4正 极材料表面有均匀的包覆层， 总厚度约为2.5~10nm， 磷酸铁锂形成的二次颗粒 粒径均一。 3.一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法， 其特征在于， 该制备方法包括以下步 骤： （1） 以摩尔比计， 其先将铁源、 磷源、 锂源混合， 摩尔比Li： Fe： P＝1： 1： 1， 然后以乙醇或 水为球磨介质， 进行球磨混合， 合 成磷酸铁锂 材料前驱体， 升温煅烧， 先在200～500℃煅烧5 ～10h， 然后在400～650℃煅烧4～8h， 煅烧完成后冷却至室温， 即得磷酸铁锂电池正极材 料； （2） 以摩尔比计， 按照Al： Fe＝m:1的比例称取铝源， 称取一定量的锂源， 加入一定量的 有机溶剂， 充分混合； 将步骤(1)制备的磷酸铁锂电池正极材料缓慢加入到混合溶液中， 调 整溶液的固液比为1:5~15， 磁力加热搅拌， 得到黑色浆料； 并真空烘干， 后在500~700℃烧结 10~20h， 自然冷却得到mAl2O3@LiAlO2修饰的正极材 料； （3） 以摩尔比计， 将导电纳米碳材料分散于有机溶剂中， 向所得混合液中加入步骤(2) 得到的正极材料， 调整固液比为1g:6~15mL， 超生后搅拌蒸发溶剂得到黑色粉末， 将干燥的 黑色粉末在3 00~700℃氩气气氛下烧结4~12h， 最终得到L iFePO4 •  mAl2O3@LiAlO2@ nC。 4.根据权利要求3一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法， 其特征在于： 在步骤 （1） 铁源采用纳米三氧化二铁、 草酸亚铁的任意一种或几种； 磷酸根源采用磷酸或五氧化二 磷或磷酸二氢铵的一种或几种； 在步骤 （1） 与 （2） 所述锂源为氟化锂、 碳酸锂、 醋酸锂、 硝酸 锂、 氢氧化锂中的任意 一种或几种。 5.根据权利要求3一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法， 其特征在于： 在步骤 （2） 中， 所述铝 源选自硝酸铝、 硫酸铝的一种或几种； 所述有机溶剂 选自甲醇、 无水乙醇和丙 醇中的一种或几种。 6.根据权利要求3一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法， 其特征在于： 在步骤 （3） 中， 导电纳米碳材料为石墨烯或碳纳米管的一种或几种； 所述有机溶剂选自甲醇、 无水 乙醇和丙醇中的一种或几种； 超生的时间为10~60min； 蒸发 的温度为50 ‑150℃， 时间为10~ 60min。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114156459 A 2一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及锂离子电池正极材料领域， 具体涉及 一种改性的磷酸铁锂正极材料及 其制备方法。 背景技术 [0002]锂离子电池因其比容量高、 循环寿命长、 相对环 保等优点， 在便携式电子器件领域 被广泛应用为电源。 无论是在储能系统还是动力电动汽车， LiFePO4 (LFP)作为一种典型的 代表性正极材料， 由于其结构稳定性好、 安全性高、 经济可行等优点， 在电动汽车或储能站 中得到了广泛的应用。 [0003]LiFePO4电池材料中磷酸根具有四面体的结构， 该结构限制了电子在晶体中的传 导和锂离子的扩散过程， 导致磷酸盐化合物存在电导率偏低的普遍现象。 LiFePO4电池电极 离子传导率仅为(10‑9‑10‑7S/cm)， 大电流下循环性能较差， 很难应用于快充领域。 [0004]目前单一的改性方法并不能有效的解决电导率较差的问题， 表面多层包覆是有效 改善磷酸铁锂电导率有效方法。 因此， 针对现有技术不 足， 实现正极材料倍率性能和循环 性 能同时提升， 提供一种改性的磷酸铁锂正极材 料及其制备 方法特别重要。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题是， 克服现有技术存在的缺陷， 提供一种改性的磷酸 铁锂正极材料及其制备方法。 本发明双包覆层具有各自的优点与性能， 同时提高材料 的机 械强度和离子导电率； 本发明正极材料组装的电池循环稳定性优异； 本发明方法制备流程 简单， 成本低， 环境污染少， 适用于 工业化生产。 [0006]本发明的上述目的之一 通过如下技 术手段实现： 一种改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法， 合成一种LiFePO4 •  mAl2O3@LiAlO2@  nC正极材料， 其中， m、 n为摩尔数， 0<m≤0.05， 0<n≤0.05， Al2O3为活性金属氧化物， LiAl O2为 快离子导体， C为导电纳 米碳材料， LiFePO4正极材料表面有均匀的包覆层， 总厚度约为2.5~ 10nm， 磷酸铁锂形成的二次颗粒 粒径均一。 [0007]本发明进一 步解决其技术问题所采用的技 术方案是： 一种改性的磷酸铁锂正极材 料及其制备 方法， 通过如下步骤制备而成： 以摩尔比计， 其先将铁源、 磷源、 锂源混合， 摩尔比Li： Fe： P＝1： 1： 1， 然后以乙醇或 水为球磨介质， 进行球磨混合， 合 成磷酸铁锂 材料前驱体， 升温煅烧， 先在200～500℃煅烧5 ～10h， 然后在400～650℃煅烧4～8h， 煅烧完成后冷却至室温， 即得磷酸铁锂电池正极材 料。 [0008]（2） 以摩尔比计， 按照Al： Fe＝m:1的比例称取铝源， 称取一定量的锂源， 加入一定 量的有机溶剂， 充分混合； 将步骤(1)制备的磷酸铁锂电池正极材料缓慢加入到混合溶液 中， 调整溶液的固液比为1:5~15， 磁力加热搅拌， 得到黑色浆料； 并真空烘干， 后在500~700 ℃烧结10~20h， 自然冷却得到mAl2O3@LiAlO2修饰的正极材 料。说　明　书 1/4 页 3 CN 114156459 A 3