System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种正极材料和二次电池制造技术_技高网

一种正极材料和二次电池制造技术

技术编号:44909477 阅读:8 留言:0更新日期:2025-04-08 18:54
本申请公开了一种正极材料和二次电池,属于电池技术领域。本申请提供的正极材料为核壳结构,其中核层包括LiMnYFeXAZPO4的MOFs衍生碳复合材料,壳层包括金属B掺杂COFs衍生碳,且限定了核层和壳层的摩尔比范围;本申请提供的正极材料能够降低磷酸锰铁锂在循环过程中的Jaha‑Teller效应,抑制锰的溶出;且能够有效的提升正极材料的电导率和稳定性;因此,将得到的正极材料应用于二次电池的制备中时,得到的二次电池具有优异的容量、倍率性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池,尤其是一种正极材料和二次电池


技术介绍

1、在锂离子电池中,具有橄榄石结构的磷酸锰铁锂(lmfp)存在着电子电导率和离子电导率低的问题,并且随着锂离子电池充放电的进行,锂离子会不断的脱嵌和嵌入,引发jaha-teller效应。jaha-teller效应会导致正极材料结构发生变化,严重甚至会对正极材料的晶型产生影响,导致其发生畸变,电化学性能下降。随着锂离子电池充放电的进行,磷酸锰铁锂(lmfp)也易发生界面副反应,导致金属元素锰溶出。以上问题导致磷酸锰铁锂(lmfp)的倍率性能差,低温性能差等问题,进而影响锂离子的电池的安全性能,损坏锂离子电池的使用寿命。


技术实现思路

1、本申请的目的在于解决现有技术中将磷酸锰铁锂作为正极材料时得到的二次电池的容量较低、循环性能和倍率性能较差而提出的一种正极材料和二次电池。

2、为实现上述目的,本申请的第一方面,提供了一种正极材料,所述正极材料为核壳结构,所述核层包括limnyfexazpo4的mofs衍生碳复合材料,所述壳层包括金属b掺杂cofs衍生碳;

3、limnyfexazpo4中,0<x<1,0<y<1,0.001≤z/(x+y)≤0.005,x+y+z=1;

4、a选自ni、al、fe、mg、cu、ti、w、la、zr、nb、pd、co、ni、mn、zn、ta中的至少一种;

5、所述金属b掺杂cofs衍生碳中,金属b包括co、la、ti、zr、sc中的至少一种;

6、所述核层和壳层的摩尔比为1:(0.001-0.005)。

7、作为本申请的实施方案,所述金属掺杂cofs衍生碳中,最小单体分子中的碳碳双键≥2个,优选为2~6。

8、作为本申请的实施方案,所述limnyfexazpo4的mofs衍生碳复合材料中,mofs衍生碳的碳锚点数量与limnyfexazpo4的磷元素的摩尔质量含量比值为0.001-0.02。

9、在本申请的第二方面,本申请提供了所述正极材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:

10、(1)将a源、mofs有机配体和水混合进行第一水热反应,得a-mofs溶液;

11、(2)将金属b源、cofs有机配体和水混合进行第二水热反应,得金属b-cofs溶液;

12、(3)将磷源水溶液滴加至锂源水溶液中并搅拌,随后再滴加铁源和锰源的混合水溶液并搅拌,接着加入a-mofs溶液后加热反应,反应结束后冷却、过滤、洗涤,得limnyfexazpo4的mofs衍生碳复合材料前驱体;

13、(4)将limnyfexazpo4的mofs衍生碳复合材料前驱体和金属b-cofs混合后第三水热反应,反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥,得前驱体粉末;

14、(5)将前驱体粉末煅烧,得正极材料。

15、作为本申请的实施方案,所述步骤(1)中,第一水热反应的温度为185-225℃,时间为22-26h。

16、作为本申请的实施方案,所述步骤(2)中,第二水热反应的温度为185-225℃,时间为22-26h。

17、作为本申请的实施方案,所述步骤(3)中,加热反应的温度为190-240℃,时间为13-17h。

18、作为本申请的实施方案,所述步骤(4)中,第三水热反应的温度为150-210℃,时间为22-26h。

19、作为本申请的实施方案,所述步骤(5)中,煅烧的温度为380-490℃,时间为9-13h。

20、作为本申请的实施方案,所述cofs有机配体包括对苯二甲醛、4',4-(苯并噻二唑-4,7-二基)-二苯甲醛中的至少一种。

21、作为本申请的实施方案,所述mofs有机配体包括对苯二甲酸、间苯二甲酸中的至少一种。

22、作为本申请的实施方案,以金属b-cofs的质量计,金属b的质量百分数为6-10%。

23、作为本申请的实施方案,所述a源包括a的氧化物、a的硝酸化物、a的氢氧化物中的至少一种。

24、作为本申请的实施方案,所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂中的至少一种。

25、作为本申请的实施方案,所述磷源包括磷酸、磷酸钠中的至少一种。

26、作为本申请的实施方案,所述铁源包括硫酸亚铁及其水合物、乙酸亚铁中的至少一种。

27、作为本申请的实施方案,所述锰源包括硫酸锰及其水合物、碳酸锰中的至少一种。

28、在本申请的第三方面,本申请提供了一种二次电池,所述二次电池包括正极极片、负极极片、电解液和隔膜,所述正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料层,所述正极活性材料层包括本申请所述正极材料。

29、在本申请的第四方面,本申请提供了一种用电装置,所述用电装置包括本申请所述二次电池。

30、与现有技术相比,本申请的有益效果是:

31、本申请提供的正极材料为核壳结构,其中核层包括limnyfexazpo4的mofs衍生碳复合材料,壳层包括金属b掺杂cofs衍生碳,且限定了核层和壳层的摩尔比范围;第一方面,得到的正极材料能够降低磷酸锰铁锂在循环过程中的jaha-teller效应,抑制锰的溶出;第二方面,核层和壳层都含有衍生碳能够有效的提升正极材料的电导率;第三方面,核层和壳层特定的摩尔比范围能够有效的稳定正极材料;因此,将得到的正极材料应用于二次电池的制备中时,得到的二次电池具有优异的容量、倍率性能和循环性能。

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【技术保护点】

1.一种正极材料,其特征在于,所述正极材料为核壳结构,所述核层包括LiMnYFeXAZPO4的MOFs衍生碳复合材料,所述壳层包括金属B掺杂COFs衍生碳;

2.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述金属B掺杂COFs衍生碳中,最小单体分子中的碳碳双键≥2个。

3.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述LiMnYFeXAZPO4的MOFs衍生碳复合材料中,MOFs衍生碳的碳锚点数量与LiMnYFeXAZPO4的磷元素的摩尔质量含量比值为0.001-0.02。

4.如权利要求1-3任一项所述的正极材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,第一水热反应的温度为185-225℃,时间为22-26h;

6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述COFs有机配体包括对苯二甲醛、4',4-(苯并噻二唑-4,7-二基)-二苯甲醛中的至少一种;

7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,以金属B-COFs的质量计,金属B的质量百分数为6-10%。

8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述A源包括A的氧化物、A的硝酸化物、A的氢氧化物中的至少一种;

9.一种二次电池,其特征在于,所述二次电池包括正极极片、负极极片、电解液和隔膜,所述正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料层,所述正极活性材料层包括如权利要求1-3任一项所述的正极材料。

10.一种用电装置,其特征在于,所述用电装置包括如权利要求9所述的二次电池。

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【技术特征摘要】

1.一种正极材料,其特征在于,所述正极材料为核壳结构,所述核层包括limnyfexazpo4的mofs衍生碳复合材料,所述壳层包括金属b掺杂cofs衍生碳;

2.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述金属b掺杂cofs衍生碳中,最小单体分子中的碳碳双键≥2个。

3.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述limnyfexazpo4的mofs衍生碳复合材料中,mofs衍生碳的碳锚点数量与limnyfexazpo4的磷元素的摩尔质量含量比值为0.001-0.02。

4.如权利要求1-3任一项所述的正极材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,第一水热反应的温度为185-225℃,时间为22...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈文飞贾瑞鑫杨志武马斌吴声本
申请(专利权)人:惠州锂威新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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