本申請涉及材料領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料及其制備方法、鋰離子電池和涉電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰(lifepo4)優(yōu)勢十分顯著：1)安全性能卓越：磷酸鐵鋰材料因其穩(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu)和強健的p-o共價鍵，提供了較高的安全性和長的循環(huán)壽命。2)環(huán)境友好：原料來源廣泛且環(huán)境友好，不含鈷等貴重元素，減少了對稀有資源的依賴和環(huán)境影響。3)應(yīng)用范圍廣泛：不僅適用于新能源汽車的動力電池，在儲能設(shè)備等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，需求持續(xù)增長。

2、碳源在磷酸鐵鋰(lifepo4)正極材料的生產(chǎn)和性能提升中扮演著關(guān)鍵角色，其可以提升磷酸鐵鋰材料的電導(dǎo)率，并維持界面穩(wěn)定，提升材料的循環(huán)性能。碳包覆的均勻性對磷酸鐵鋰材料的性能至關(guān)重要。

3、現(xiàn)有的技術(shù)方案一般采用葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇為碳源，在燒結(jié)過程中，葡萄糖逐步碳化，依靠固相擴散包覆在磷酸鐵鋰顆粒表面。然而，磷酸鐵鋰顆粒在此過程中會發(fā)生融合-生長過程，僅僅依靠固相擴散難以保證碳材料能夠包覆在融合長大的磷酸鐵鋰顆粒表面。缺少碳層包覆的磷酸鐵鋰面臨界面副反應(yīng)嚴(yán)重、循環(huán)壽命短等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料及其制備方法、鋰離子電池和涉電設(shè)備，以解決上述問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本申請采用以下技術(shù)方案：

3、一種復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，包括：

4、將磷酸鐵、鋰源、第一碳源和溶劑進行第一混合、研磨得到漿料，然后噴霧干燥得到粉體材料；

5、將所述粉體材料和第二碳源進行第二混合，然后在惰性氣氛下燒結(jié)得到所述復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料；

6、所述第一碳源包括熱解溫度不高于500℃的小分子碳源，所述第二碳源包括熱解溫度不低于600℃的高熱穩(wěn)定碳源。

7、優(yōu)選地，所述第一碳源包括葡萄糖和/或蔗糖，所述第二碳源包括長鏈烷烴和/或稠環(huán)芳烴；

8、所述長鏈烷烴的化學(xué)式為cmh2m+2，其中，m為20-22之間的任意正整數(shù)；

9、所述稠環(huán)芳烴的化學(xué)式為c4n+2h2n+4，其中，n≥4。

10、優(yōu)選地，所述復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法滿足以下條件中的一個或多個：

11、(1)所述鋰源包括碳酸鋰和/或氫氧化鋰；

12、(2)所述溶劑包括水；

13、(3)所述研磨采用砂磨機進行，所述研磨的介質(zhì)為鋯球，所述鋯球的直徑為0.1-0.8mm，所述研磨的時間為0.5-2h；

14、(4)所述磷酸鐵、所述鋰源、所述第一碳源的質(zhì)量比為1：(0.4-0.6)：(0.05-0.2)。

15、優(yōu)選地，所述噴霧干燥的進口溫度為120-150℃，出口溫度為100-120℃。

16、優(yōu)選地，所述粉體材料和所述第二碳源的質(zhì)量比為1：(0.01-0.1)。

17、優(yōu)選地，所述第二混合采用雙行星攪拌機進行攪拌，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為10-40rpm，時間為2-4h。

18、優(yōu)選地，所述燒結(jié)包括：

19、在500-550℃條件下保溫1-2h，然后在600-650℃條件下保溫1-2h，再在750-800℃條件下保溫2-4h；

20、所述燒結(jié)的升溫速率為2-5℃/min。

21、本申請還提供一種復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料，使用所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法制得。

22、本申請還提供一種鋰離子電池，其原料包括所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料。

23、本申請還提供一種涉電設(shè)備，包括所述的鋰離子電池。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果包括：

25、本申請?zhí)峁┑膹?fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，復(fù)合碳源由兩類材料組成，一部分為小分子碳源，其作用為碳包覆的主體材料；一類為高熱穩(wěn)定碳源，其作用為通過液態(tài)擴散過程對融合-長大后的磷酸鐵鋰材料進行碳包覆。兩類材料發(fā)揮著各自的優(yōu)勢，形成復(fù)合碳源能夠解決現(xiàn)有技術(shù)方案碳包覆均勻性差的不足；通過第一碳源和第二碳源的配合，實現(xiàn)對磷酸鐵鋰材料的均勻包覆，解決磷酸鐵鋰融合-生長后，現(xiàn)有碳包覆方案無法對其進行均勻包覆的問題。其機理為：通過引入高沸點、高熱解溫度的第二碳源，依靠其高沸點特性，使得第二碳源可以在第一碳源熱解后、能夠在磷酸鐵鋰融合-生長的過程中依靠自身的流動性，持續(xù)對磷酸鐵鋰顆粒進行碳包覆，且實現(xiàn)均勻包覆的作用；依靠其高分解溫度特性，即使磷酸鐵鋰顆粒融合長大后依然可以通過熱解過程對其進行均勻包覆，確保融合長大后的磷鐵鋰顆粒表面依然有碳層包覆，解決了現(xiàn)有技術(shù)方案針對融合長大后的磷酸鐵鋰顆粒包覆性差的不足以及進而產(chǎn)生的反應(yīng)活性低、循環(huán)壽命短等問題。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，所述第一碳源包括葡萄糖和/或蔗糖，所述第二碳源包括長鏈烷烴和/或稠環(huán)芳烴；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，滿足以下條件中的一個或多個：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，所述噴霧干燥的進口溫度為120-150℃，出口溫度為100-120℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，所述粉體材料和所述第二碳源的質(zhì)量比為1：(0.01-0.1)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，所述第二混合采用雙行星攪拌機進行攪拌，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為10-40rpm，時間為2-4h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)包括：

8.一種復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料，其特征在于，使用權(quán)利要求1-7任一項所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法制得。

9.一種鋰離子電池，其特征在于，其原料包括權(quán)利要求8所述的復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料。

10.一種涉電設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的鋰離子電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料及其制備方法、鋰離子電池和涉電設(shè)備，涉及材料領(lǐng)域。該制備方法包括：將磷酸鐵、鋰源、第一碳源和溶劑進行第一混合、研磨得到漿料，然后噴霧干燥得到粉體材料；將粉體材料和第二碳源進行第二混合，然后在惰性氣氛下燒結(jié)得到復(fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料；第一碳源包括熱解溫度不高于500℃的小分子碳源，第二碳源包括熱解溫度不低于600℃的高熱穩(wěn)定碳源。本申請?zhí)峁┑膹?fù)合碳源包覆磷酸鐵鋰材料的制備方法，通過第一碳源和第二碳源的配合，實現(xiàn)對磷酸鐵鋰材料的均勻包覆，解決磷酸鐵鋰融合?生長后，現(xiàn)有碳包覆方案無法對其進行均勻包覆的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王康,孟祥玉,李紓黎,夏信德
受保護的技術(shù)使用者：廣州鵬輝能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6