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一種碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法和應(yīng)用

文檔序號(hào):41955845發(fā)布日期:2025-05-16 14:23閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法,其特征在于:步驟(1)中,所述堿金屬源、過渡金屬源、聚陰離子源或還有氟源的用量,使得其中的堿金屬離子、過渡金屬離子、聚陰離子或還有氟離子,與碳復(fù)合聚陰離子型正極材料化學(xué)式中各物質(zhì)的摩爾比相匹配;所述無機(jī)碳源、醇胺類化合物的用量分別相當(dāng)于堿金屬源、過渡金屬源、聚陰離子源或還有氟源總質(zhì)量的1~10%和0.5~2.0%;當(dāng)過渡金屬源中過渡金屬的化合價(jià)高于目標(biāo)產(chǎn)物時(shí),需加入相當(dāng)于堿金屬源、過渡金屬源、聚陰離子源或還有氟源總質(zhì)量1~10%的還原劑;所述還原劑包括葡萄糖、抗壞血酸、蔗糖或檸檬酸中的一種或幾種;所述水的用量使得前驅(qū)體溶液按終產(chǎn)物計(jì)算的濃度為0.5~2.5mol/l;所述混合的方式包括攪拌、球磨或砂磨中的一種或幾種;所述球磨或砂磨的時(shí)間為1~6h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法,其特征在于:步驟(1)中,所述堿金屬源包括li或na的硫酸鹽、硝酸鹽或磷酸鹽,及其水合物中的一種或幾種;所述過渡金屬源包括ti、v、cr、mn、fe、co或ni的硫酸鹽、硝酸鹽或磷酸鹽,及其水合物中的一種或幾種;所述聚陰離子源包括含有po4、so4、sio4、p2o7、b2o5或co3基團(tuán)的酸,或堿金屬或過渡金屬的可溶性鹽及其水合物;所述氟源包括氟化氫,以及堿金屬或過渡金屬的氟鹽及其水合物;所述無機(jī)碳源包括super-p、科琴黑、碳纖維、石墨烯、單壁碳納米管、多壁碳納米管或寡壁碳納米管中的一種或幾種;所述醇胺類化合物的結(jié)構(gòu)通式為:(ho)mr(nh2)n,其中,r為有機(jī)碳鏈且其所含碳原子的數(shù)量≥1,m≥1,n≥1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1~3之一所述碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法,其特征在于:步驟(2)中,所述液氮攪拌收料腔內(nèi),液氮的流量為10~100ml/min,并保持腔內(nèi)的平均溫度為-40~-20℃,攪拌的轉(zhuǎn)速為60~200?r/min;所述噴霧的前驅(qū)體溶液流量為1~10ml/min,噴霧頻率為1~5w,噴霧壓力為2~5bar;所述冷凍干燥的溫度為-40~-20℃,真空壓力為5~20pa,時(shí)間為2~24h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,所述燒結(jié)是指:在室溫狀態(tài)下,維持保護(hù)性氣氛通入后,再以2~10℃/min的速率,從室溫升溫至300~400℃,保溫6~24h;在燒結(jié)前,先在室溫狀態(tài)下,維持保護(hù)性氣氛通入1.5~2.5h;所述保護(hù)性氣氛包括氬氣、氦氣或氮?dú)庵械囊环N或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~5之一所述碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,所述碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的分子式為axmy(xo4)myn/c,其中,x、y>0,m≥0,n≥0,且x、y、m、n滿足電荷守恒,m、n不同時(shí)為0;a表示堿金屬離子,包括li或na;m表示過渡金屬離子,包括ti、v、cr、mn、fe、co或ni中的一種或幾種;xo4表示聚陰離子基團(tuán),包括po4、so4或sio4中的一種或幾種;y表示單一陰離子f,或非xo4型聚陰離子基團(tuán),包括p2o7、b2o5或co3中的一種或幾種。

7.一種如權(quán)利要求1~6之一所述制備方法所得碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的應(yīng)用,其特征在于:將權(quán)利要求1~6之一所述碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法所得碳復(fù)合聚陰離子型正極材料制成的正極極片應(yīng)用于組裝扣式、圓柱、方形或軟包鋰離子或鈉離子電池。


技術(shù)總結(jié)
一種碳復(fù)合聚陰離子型正極材料的制備方法和應(yīng)用,所述制備方法包括以下步驟:(1)將堿金屬源、過渡金屬源、聚陰離子源或還有氟源,與無機(jī)碳源和醇胺類化合物分散于水中,混合,得前驅(qū)體溶液;(2)將步驟(1)所得前驅(qū)體溶液向液氮攪拌收料腔內(nèi),進(jìn)行噴霧固化后,冷凍干燥,得前驅(qū)體粉末;(3)將步驟(2)所得前驅(qū)體粉末,在保護(hù)性氣氛下,燒結(jié),得碳復(fù)合聚陰離子型正極材料。將所述制備方法所得碳復(fù)合聚陰離子型正極材料在電池中應(yīng)用。本發(fā)明方法所得碳復(fù)合聚陰離子型正極材料晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,形貌規(guī)則可控,導(dǎo)電碳材料均勻分散度高,組裝的電池放電比容量高,循環(huán)穩(wěn)定性好,且工藝簡(jiǎn)單,可行性高,成本低,適宜于工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員:童匯,陳杰,郭學(xué)益,孟奎
受保護(hù)的技術(shù)使用者:中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/5/15
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