【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种碳包覆含锂磷酸盐正极材料及其制备方法、正极极片和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保等特点，广泛应用于电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天器件等多个领域。随着电动汽车和储能市场的快速发展，对锂离子电池的性能提出了更高的要求。锂离子电池正极材料是决定电池性能的关键因素之一，相比于传统的正极材料，如钴酸锂(licoo2)和镍钴锰三元材料(ncm)，含锂磷酸盐如磷酸锰锂、磷酸钒锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂等因具有低成本和高安全性，而备受关注。
2、采用含锂磷酸盐制备的锂离子电池具有安全性高、寿命长、低温性能好、成本低等优点。然而，含锂磷酸盐也存在一些固有的缺陷，含锂磷酸盐的晶体结构中，锂离子的扩散路径较为复杂，导致其离子传导率较低；同时，其电子导电性也较差，这会限制电池的充放电速率和整体性能。为了克服这些缺陷，研究人员通常采用颗粒纳米化和表面碳包覆的方法。但是颗粒纳米化和表面碳包覆均易在电池循环过程中引发副反应，生成副产物而增加电池的内阻，影响电池的循环性能。因此，如何在提高磷酸锰铁锂导电性和离子传导性的同时，改善电池的循环性能和电化学性能，成为锂离子电池领域亟需解决的一个重要问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种碳包覆含锂磷酸盐正极材料及其制备方法、正极极片和锂离子电池，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的具有导电性好、表面官能团少和比表面积小等优点，有利于锂
2、本专利技术的具体技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种碳包覆含锂磷酸盐正极材料，所述含锂磷酸盐正极材料的颗粒具有复合结构，所述复合结构包括含锂磷酸盐内核和至少部分包覆在所述含锂磷酸盐内核外部的碳包覆层，所述碳包覆层的碳源为预烧结碳，所述碳包覆层的ig/id≥1。
4、进一步地，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的表面上官能团比例<1%。
5、进一步地，所述颗粒的粒径为0.1-20μm、span值为9-10。
6、进一步地，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的粉末阻抗＜1000 ω。
7、进一步地，所述碳包覆层的厚度为0.5-20 nm。
8、进一步地，所述含锂磷酸盐包括磷酸锰锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种。
9、更进一步地，当所述含锂磷酸盐为磷酸锰铁锂时，所述颗粒的中值粒径d50为1-1.2μm。
10、更进一步地，当所述含锂磷酸盐为磷酸铁锂时，所述颗粒的中值粒径d50为1.8-2 μm。
11、第二方面，本专利技术还提供上述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，包括以下步骤：
12、s1、有机碳材料和/或无机碳材料经烧结处理，得到预烧结碳；所述烧结处理的温度为800-1200 ℃、时间为3 h以上；
13、s2、包括磷源、锂源、铁源和/或锰源的原料化学反应后经烧结，得到含锂磷酸盐；
14、s3、步骤s2所述含锂磷酸盐与步骤s1所述预烧结碳经混合、烧结、破碎后得到碳包覆含锂磷酸盐正极材料。
15、进一步地，步骤s1所述无机碳材料包括石墨、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑、碳纤维、炭黑、硬碳、软碳和石墨炔中的至少一种。
16、进一步地，步骤s1所述有机碳材料包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、柠檬酸、多元醇、抗坏血酸、聚苯胺、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丙烯腈和氰氨及其衍生物中的至少一种。
17、进一步地，步骤s1所述烧结处理的温度为1000-1200 ℃、时间为5-10 h。
18、进一步地，步骤s2所述化学反应采用溶胶凝胶法、固相反应法、水热法、喷雾干燥法和共沉淀法中的至少一种。
19、进一步地，步骤s2所述铁源包括含铁的磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、碳酸盐、甲酸盐、乙酸盐、氧化物、柠檬酸盐、草酸盐和氯化物中的至少一种。
20、进一步地，步骤s2所述锂源包括含锂的磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、碳酸盐、甲酸盐、乙酸盐、氧化物、柠檬酸盐、草酸盐和氯化物中的至少一种。
21、进一步地，步骤s2所述锰源包括含锰的磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、碳酸盐、甲酸盐、乙酸盐、氧化物、柠檬酸盐、草酸盐和氯化物中的至少一种。
22、进一步地，步骤s2所述磷源包括磷酸盐、磷酸二氢盐和磷酸中的至少一种。
23、进一步地，步骤s2和步骤s3所述烧结的温度为500-800 ℃、时间为4-12 h。
24、进一步地，步骤s2所述原料中所述锰源、所述铁源、所述磷源和所述锂源的摩尔比为(1-x):x:1:1.01，其中，0≤x≤1。
25、进一步地，步骤s3所述含量磷酸盐与所述预烧结碳的质量比为1:(0.005-0.03)。
26、第三方面，本专利技术还提供一种正极极片，所述正极极片由上述碳包覆含锂磷酸盐正极材料制备得到。
27、第四方面，本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池采用上述正极极片。
28、在符合本领域常识的基础上，上述各实施方式，可任意组合。
29、本专利技术所用试剂和原料均市售可得。
30、本专利技术的积极进步效果在于：
31、本专利技术提供的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，采用提前高温烧结的预烧结碳为碳包覆层的碳源，预烧结碳具有更强的导电性、更少的表面官能团，作为碳包覆层引入含锂磷酸盐正极材料的合成过程中，获得颗粒相对偏大、比表面积相对较小、表面官能团较少和导电性更好的碳包覆含锂磷酸盐正极材料。所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的碳包覆层石墨化比例较高，导电性更好；所述碳包覆磷酸锰盐材料的颗粒较大，比表面积较小，可减少与电池电解液的接触面积，降低副反应的发生；预烧结碳在高温预烧结过程中已转变为表面官能团含量较少的碳材料，相对于表面官能团含量较高的碳材料，采用所述预烧结碳形成的碳包覆层可减少对电解液的催化分解。所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料，有利于锂离子电池的容量发挥，可改善锂离子电池的循环性能和提升锂离子电池的电化学性能。
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1.一种碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的颗粒具有复合结构，所述复合结构包括含锂磷酸盐内核和至少部分包覆在所述含锂磷酸盐内核外部的碳包覆层，所述碳包覆层的碳源为预烧结碳，所述碳包覆层的Ig/Id≥1。
2.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的表面上官能团比例<1%；
3.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的粉末阻抗＜1000 Ω；
4.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述含锂磷酸盐包括磷酸锰锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，当所述含锂磷酸盐为磷酸锰铁锂时，所述颗粒的中值粒径D50为1-1.2μm；
6.一种权利要求1-5任一项所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所
8.根据权利要求6所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述烧结处理的烧结温度为1000-1200 ℃、时间为5-10 h。
9.根据权利要求6所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述化学反应采用溶胶凝胶法、固相反应法、水热法、喷雾干燥法和共沉淀法中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述铁源包括含铁的磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、碳酸盐、甲酸盐、乙酸盐、氧化物、柠檬酸盐、草酸盐和氯化物中的至少一种；
11.根据权利要求6所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2和步骤S3所述烧结的温度为500-800 ℃、时间为4-12 h。
12.根据权利要求6所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2所述原料中所述锰源、所述铁源、所述磷源和所述锂源的摩尔比为(1-x):x:1:(1-1.01)，其中，0≤x≤1；
13.一种正极极片，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料制备得到。
14.一种锂离子电池，其特征在于，采用权利要求12所述的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的颗粒具有复合结构，所述复合结构包括含锂磷酸盐内核和至少部分包覆在所述含锂磷酸盐内核外部的碳包覆层，所述碳包覆层的碳源为预烧结碳，所述碳包覆层的ig/id≥1。
2.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的表面上官能团比例<1%；
3.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述碳包覆含锂磷酸盐正极材料的粉末阻抗＜1000 ω；
4.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，所述含锂磷酸盐包括磷酸锰锂、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料，其特征在于，当所述含锂磷酸盐为磷酸锰铁锂时，所述颗粒的中值粒径d50为1-1.2μm；
6.一种权利要求1-5任一项所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的碳包覆含锂磷酸盐正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1所述无机碳材料包括石墨、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑、碳纤维、炭黑、硬碳、软碳和石墨炔中的至少一种；
【专利技术属性】
技术研发人员：董岩，孙伟丽，尹充，梁辉，孙子清，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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