【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源电池，具体的说，是一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法及电池。
技术介绍
1、随着全球对可再生能源和环保技术的日益重视，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存设备，受到了广泛关注。在锂离子电池中，正极材料是决定其性能的关键因素之一。磷酸铁锂正极材料因其高安全性、高能量密度、长循环寿命和低成本等优点，成为了当前研究的热点。
2、为了进一步提高磷酸铁锂正极材料的性能，研究者们通过掺杂、包覆等改性技术，改善了其电导率、能量密度和循环寿命等性能。例如，通过盐酸处理、炭黑导电剂改性、石墨烯包覆等方法，可以有效提高磷酸铁锂正极材料的电导率，从而提高电池的放电性能和循环寿命。
3、目前磷酸铁锂产业化主流路线：采用磷酸铁+碳酸锂+水溶性碳源（葡萄糖、蔗糖）作为原料体系，经喷雾干燥及高温固相反应形成碳包覆磷酸铁锂。
4、但是，现有的制备方法具备诸多不足，例如：
5、碳源易聚集于表面分布不均，降低内部颗粒碳包覆效果，导致电性能发挥不佳。喷雾干燥过程中，水溶性碳源易向液滴表面移动，纳米颗粒易留在液滴内部，从而使水溶性碳源聚集表面，从而使内部颗粒缺少碳源，降低碳包覆效果。另一方面，碳源有隔离前驱体颗粒团聚生长的作用，内部颗粒缺少碳源，易不规则团聚生长，出现大颗粒导电性能差的磷酸铁锂；
6、碳源易聚集于表面，表面碳源过多会造成碳过剩，未包覆上的碳形成浮碳，造成产品压实密度低，不利于实现高能量密度磷酸铁锂电池。
技术实现思路
2、为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术手段：
3、一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料的方法，包括：
4、正电荷胶体制备：利用可溶性铁源与不溶性铁源混合制备带fe2+正电荷的胶体a；
5、预制浆料制备：向胶体a中加入锂源、磷源、带负电荷基团的碳源以及阴离子表面活性剂，混合后进行球磨，得到预制浆料；
6、前驱体制备：将预制浆料进行喷雾干燥，形成碳源均匀包覆的前驱体；
7、成型：将前驱体进行烧结成型，制得碳源均匀包覆的磷酸铁锂材料。
8、更为优化的，所述正电荷胶体制备包括以下步骤：
9、可溶性铁源溶液的制备：将作为铁源的硫酸亚铁与去离子水按5:1进行混合，得到含有fe2+的水溶液a；
10、不溶性铁源胶体制备：将作为不溶性铁源的氢氧化铁或氧化铁与去离子水按1:1的比例混合，在砂磨机中研磨，制得含铁胶体；
11、将水溶液a与含铁胶体混合，分散后，得到带fe2+正电荷的胶体a。
12、更进一步的，所述含铁胶体中，胶粒径为20~100nm。
13、更进一步的，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂、磷酸二氢锂中的一种。
14、更进一步的，所述磷源为磷酸，磷酸氢二铵、磷酸二氢铵，磷酸三铵中的一种。
15、更进一步的，所述阴离子表面活性剂为n-酰基氨基羧酸、丙二酸二已酯、甲基丙烯酸甲酯、顺丁烯二酸酐、十二烷基二苯醚二磺酸铵中的一种，加入量为所述可溶性铁源的0.1wt%~5wt%。
16、更进一步的，在所述前驱体制备过程中，喷雾干燥的雾化器为超声波雾化器，进口温度为200~270℃，出口温度为100~110℃。
17、更进一步的，在成型过程中，是将所述前驱体置于惰性气氛中，600~800℃环境下，保温6~14h。
18、另外，一种磷酸铁锂电池，采用前述的磷酸铁锂正极材料制成。
19、本专利技术在使用的过程中，具有以下有益效果：
20、通过选取铁源/磷源的带电电荷与碳源相反的材料体系。来降低水溶性碳源在喷雾干燥造粒时向液体表面运动聚集。从而使碳源与铁源/磷源分布均匀，更易反应生成颗粒大小均匀、形貌规则、碳包覆均匀的磷酸铁锂材料。
21、在进行喷雾干燥时，利用阴离子表面活性剂带负电荷的特性，有利于碳源在喷雾干燥过程中吸附在带正电荷的铁源附近，避免碳源运动到液滴表面聚集；而且碳源能够在喷雾干燥时就缓慢形成碳层，更有利于碳包覆的均匀的程度。避免碳层在高温固相法烧结时急剧升温条件下形成，碳源剧烈分解成碳，造成的包覆效果不佳。
22、同时让带正电荷的铁源/磷源与带负电荷的碳源在铁源胶体体系中反应，颗粒尺寸接近，在喷雾干燥过程中，组分运动速率相同，可得到结构均匀分布的磷酸铁锂前驱体颗粒，经烧结后产品均一性、稳定性好。
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1.一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述正电荷胶体制备包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述含铁胶体中，胶粒径为20~100nm。
4.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂、磷酸二氢锂中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述磷源为磷酸锂、磷酸，磷酸氢二铵、磷酸二氢铵，磷酸三铵中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为N-酰基氨基羧酸、丙二酸二已酯、甲基丙烯酸甲酯、顺丁烯二酸酐、十二烷基二苯醚二磺酸铵中的一种，添加量为可溶性铁源的0.1wt%~5wt%。
7.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，在所述前驱体制备过程中
8.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，在成型过程中，是将所述前驱体置于惰性气氛中，600~800℃环境下，保温6~14h。
9.一种电池，其特征在于，采用的正极材料为权利要求1至8任意一项所述的均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法制成的磷酸铁锂材料。
...【技术特征摘要】
1.一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述正电荷胶体制备包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述含铁胶体中，胶粒径为20~100nm。
4.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂、磷酸二氢锂中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于，所述磷源为磷酸锂、磷酸，磷酸氢二铵、磷酸二氢铵，磷酸三铵中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料制...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱振华，刘兰英，鲍飞翔，刘智敏，杜俊波，
申请(专利权)人：四川富临新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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