本發(fā)明涉及材料，具體而言，涉及一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在鋰離子電池領(lǐng)域，磷酸鹽材料因其優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、安全性以及循環(huán)壽命，成為了理想的正極材料。其中，磷酸鐵鋰（lifepo4）和磷酸錳鋰（limnpo4）等磷酸鹽材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商業(yè)化電池中。然而，這些材料在實際應(yīng)用中常常面臨電導(dǎo)率較低、離子擴(kuò)散速度不足等問題，這限制了其進(jìn)一步的性能提升和應(yīng)用范圍。

2、為了改善磷酸鹽正極材料的電化學(xué)性能，研究者們采取了多種策略。例如，通過納米化處理來增加材料的比表面積，提高離子和電子的傳輸速率；通過摻雜或包覆等方法來提升材料的電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而，傳統(tǒng)的改性方法往往存在一些不足，如改性效果有限、加工復(fù)雜或成本較高等問題。

3、近年來，氮化碳（如石墨氮化碳,?g-c3n4）由于其優(yōu)良的導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性和較高的比表面積，被認(rèn)為是改性磷酸鹽正極材料的有效選擇。氮化碳在與碳材料結(jié)合后，能顯著提升復(fù)合材料的電導(dǎo)率和電化學(xué)性能。然而，現(xiàn)有的氮化碳材料在與磷酸鹽復(fù)合時，常缺乏有效的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制，限制了其性能的進(jìn)一步提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料及其制備方法，其優(yōu)化了現(xiàn)有氮化碳材料的電荷轉(zhuǎn)移效率，從而有效提高材料的電導(dǎo)率、穩(wěn)定性、可靠性等。

2、本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

3、一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料的制備方法，其包括：

4、將鋰源、摻雜金屬源、磷源和第一碳源混合后燒結(jié)得到磷酸鹽正極材料內(nèi)核；

5、將磷酸鹽正極材料內(nèi)核與富氮和碳的前驅(qū)體、碳量子點、第二碳源混合后進(jìn)行二次燒結(jié)，得到包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料；

6、其中，摻雜金屬源包括鐵源、錳源中的至少一種；第二碳源為分子結(jié)構(gòu)中具有多羥基的有機(jī)碳源。

7、一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料，其由上述包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料的制備方法制備得到。

8、本發(fā)明實施例的有益效果是：

9、本發(fā)明實施例提供了一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料及其制備方法，該制備方法將鋰源、摻雜金屬源、磷源和第一碳源混合后燒結(jié)得到磷酸鹽正極材料內(nèi)核；再與富氮和碳的前驅(qū)體、碳量子點、第二碳源混合進(jìn)行二次燒結(jié)，得到包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料。該制備方法操作簡單，對設(shè)備要求不高，利用熱聚合過程中形成的表面局域π共軛修飾和碳量子點的錨定作用，優(yōu)化了材料表面的電荷轉(zhuǎn)移效率，提升了材料的容量和能量密度，提高了材料的穩(wěn)定性和可靠性，具有較大的應(yīng)用價值。

技術(shù)特征：

1.一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二碳源包括葡萄糖、蔗糖、環(huán)己六醇和乳糖至少一種；所述第二碳源的添加量為所述磷酸鹽正極復(fù)合材料的0.1wt%~1.0wt%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述富氮和碳的前驅(qū)體包括三聚氰胺、雙氰胺、氰酰胺、尿素和硫脲中的至少一種；所述富氮和碳的前驅(qū)體的添加量為所述磷酸鹽正極復(fù)合材料的0.1wt%~1.0wt%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項所述的制備方法，其特征在于，所述富氮和碳的前驅(qū)體、所述碳量子點和所述第二碳源的質(zhì)量比為1：（0.1~0.5）：（0.1~1）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述摻雜金屬包括草酸亞鐵、磷酸鐵、醋酸鐵、硝酸鐵、三氧化二鐵、草酸錳、四氧化三錳、碳酸錳、硫酸錳、醋酸錳和硝酸錳中的至少一種；所述鋰源包括碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸二氫鋰和乙酸鋰中的至少一種；所述磷源包括磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鋰和磷酸中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一碳源包括炭黑、乙炔黑、碳酸氫銨、葡萄糖、蔗糖、環(huán)己六醇、乳糖、聚乙二醇和檸檬酸中的至少一種；所述第一碳源的添加量為所述磷酸鹽正極復(fù)合材料的0.1wt%~0.5wt%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，將所述鋰源、所述摻雜金屬源、所述磷源和所述第一碳源混合后研磨至粒徑為0.2~0.8μm再進(jìn)行燒結(jié)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，燒結(jié)的溫度為500~800℃，時間為5~12h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，二次燒結(jié)是先以1~5℃/min的速率升溫至200~400℃，保溫1~3h，再升溫至500~700℃，繼續(xù)保溫2~6h。

10.一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料，其特征在于，由權(quán)利要求1~9任一項所述的包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
一種包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料及其制備方法，涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，該制備方法將鋰源、摻雜金屬源、磷源和第一碳源混合后燒結(jié)得到磷酸鹽正極材料內(nèi)核；再與富氮和碳的前驅(qū)體、碳量子點、第二碳源混合進(jìn)行二次燒結(jié)，得到包覆改性的磷酸鹽正極復(fù)合材料。該制備方法操作簡單，對設(shè)備要求不高，利用熱聚合過程中形成的表面局域π共軛修飾和碳量子點的錨定作用，優(yōu)化了材料表面的電荷轉(zhuǎn)移效率，提升了材料的容量和能量密度，提高了材料的穩(wěn)定性和可靠性，具有較大的應(yīng)用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：王世銀,鄭鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川富臨新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26