本發(fā)明涉及鋰電池首次充放電，具體為一種改善鋰電池首次充放電的正極材料制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電池端正極材料主要以磷酸鐵鋰材料為主，因其對(duì)環(huán)境友好且成本低廉，被眾多電池廠家所追捧。磷酸鐵鋰是最早發(fā)現(xiàn)并投入使用的橄欖石結(jié)構(gòu)的正極材料，也是儲(chǔ)能電池的首選，其中，o原子組成六邊形結(jié)構(gòu)，鋰原子和鐵原子分別位于六邊形的中間位置，形成feo6和lio6正八面體結(jié)構(gòu)；然而，磷酸鐵鋰材料的缺點(diǎn)仍然很多，如導(dǎo)電性差、理論容量低、循環(huán)性能不佳等，因此，如何解決這些問題成為眾多研究者的研究方向。

2、綜上所述，制備一種改善鋰電池首次充放電的正極材料具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種改善鋰電池首次充放電的正極材料制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，包括以下操作步驟：

4、s1：將lioh、feso4·7h2o、h3po4加入到去離子中均勻混合，烘烤，得到lfp前驅(qū)體；

5、s2：將lfp前驅(qū)體、炭黑、nb2o5和單層ti3c2mxene材料進(jìn)行充分的機(jī)械混合，煅燒，得到改性lfp材料；

6、s3：將改性lfp材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑均勻混合，涂敷在鋁箔上，干燥，得到正極材料。

7、較為優(yōu)化的，所述lioh、feso4·7h2o、h3po4的摩爾比為3:1:1。

8、較為優(yōu)化的，所述lfp前驅(qū)體中，lfp前驅(qū)體與nb2o5的質(zhì)量比為(120~125):1，lfp前驅(qū)體與單層ti3c2mxene材料的質(zhì)量比為(100~105):1，lfp前驅(qū)體與碳源的質(zhì)量比(90~95):1。

9、較為優(yōu)化的，所述改性lfp材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為97:2:1。

10、較為優(yōu)化的，所述煅燒的工藝條件為：在氮?dú)夥諊拢?0℃/min的速率升溫至550℃~600℃煅燒18小時(shí)，退火速率為25℃/min。

11、較為優(yōu)化的，所述炭黑為改性炭黑；所述改性炭黑的制備方法為：（1）將炭黑加入到混酸溶液中超聲分散，加熱至90℃~100℃，反應(yīng)18~20小時(shí)，冷卻至室溫，洗至中性、過濾、干燥，將其超聲分散于草酰氯中，加入n,n-二甲基甲酰胺室溫?cái)嚢?~3小時(shí)，四氫呋喃洗滌、干燥，得到酰氯化炭黑；（2）將酰氯化炭黑加入到二氯甲烷中超聲分散，加入二茂鐵甲醇和聚乙二醇，均勻混合，加入三乙胺，升溫至50℃~55℃，反應(yīng)18~20小時(shí)，純化，干燥，得到改性炭黑。

12、較為優(yōu)化的，所述改性炭黑的原料包括以下組分：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，1~2份酰氯化炭黑、0.1~0.15份茂鐵甲醇、0.7~1份聚乙二醇、0.8~1.2份三乙胺、25~30份二氯甲烷。

13、較為優(yōu)化的，所述n,n-二甲基甲酰胺與草酰氯的質(zhì)量比為(3~6):1；所述聚乙二醇的分子量為200~600。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

15、本發(fā)明通過常規(guī)的水熱法制備lifepo4前驅(qū)體；然后將前驅(qū)體與炭黑、nb2o5、單層ti3c2mxene煅燒后得到改性lifepo4材料。

16、方案中，nb5+的引入對(duì)fe位單元進(jìn)行摻雜，能夠有效地改善鋰離子的遷移效率，長(zhǎng)循環(huán)后可以提高其循環(huán)性能；而少量單層mxene材料的引入不僅能夠有效提高電池導(dǎo)電性，降低內(nèi)阻，而且其表面少量f-可以對(duì)晶格中o位單元進(jìn)行摻雜，通過抑制反位缺陷來增強(qiáng)導(dǎo)電性。因此，改性后的lifepo4材料不僅在循環(huán)壽命上有所提升，而且內(nèi)阻缺陷上也有所改善；從而有益于改善鋰電池首次充放電效率。

17、為了改善lifepo4材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；方案中，通過二茂鐵甲醇、聚乙二醇、酰氯化炭黑反應(yīng)，得到改性碳源；其中，聚乙二醇與lifepo4具有較好的親和性，并其可以提高炭黑、nb2o5的分散性，改善lifepo4正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)電池的循環(huán)穩(wěn)定性及放電效率。而二茂鐵是一種具有較高導(dǎo)電性的有機(jī)金屬化合物，能夠提高正極材料的導(dǎo)電率，從而有助于提高lifepo4正極材料的比容量，其還可以作為催化劑，可以影響聚乙二醇的熱穩(wěn)定性，使其易于分解，并提高聚乙二醇的碳化程度，從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率放電性能。

技術(shù)特征：

1.一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下操作步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：所述lioh、feso4·7h2o、h3po4的摩爾比為3:1:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：所述lfp前驅(qū)體中，lfp前驅(qū)體與nb2o5的質(zhì)量比為(120~125):1，lfp前驅(qū)體與單層ti3c2mxene材料的質(zhì)量比為(100~105):1，lfp前驅(qū)體與炭黑的質(zhì)量比(90~95):1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性lfp材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為97:2:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：所述煅燒的工藝條件為：在氮?dú)夥諊拢?0℃/min的速率升溫至550℃~600℃煅燒18小時(shí)，退火速率為25℃/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：所述炭黑為改性炭黑；所述改性炭黑的制備方法為：（1）將炭黑加入到混酸溶液中超聲分散，加熱至90℃~100℃，反應(yīng)18~20小時(shí)，冷卻至室溫，洗至中性、過濾、干燥，將其超聲分散于草酰氯中，加入n,n-二甲基甲酰胺室溫?cái)嚢?~3小時(shí)，四氫呋喃洗滌、干燥，得到酰氯化炭黑；（2）將酰氯化炭黑加入到二氯甲烷中超聲分散，加入二茂鐵甲醇和聚乙二醇，均勻混合，加入三乙胺，升溫至50℃~55℃，反應(yīng)18~20小時(shí)，純化，干燥，得到改性炭黑。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：所述改性炭黑的原料包括以下組分：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，1~2份酰氯化炭黑、0.1~0.15份茂鐵甲醇、0.7~1份聚乙二醇、0.8~1.2份三乙胺、25~30份二氯甲烷。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種改善鋰電池首次充放電的正極材料的制備方法，其特征在于：所述n,n-二甲基甲酰胺與草酰氯的質(zhì)量比為(3~6):1；所述聚乙二醇的分子量為200~600。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鋰電池首次充放電技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種改善鋰電池首次充放電的正極材料制備方法。包括以下操作步驟：S1：將LiOH、FeSO4·7H2O、H3PO4加入到去離子中均勻混合，烘烤，得到LFP前驅(qū)體；S2：將LFP前驅(qū)體、碳源、Nb2O5和單層Ti3C2MXene材料進(jìn)行充分的機(jī)械混合，煅燒，得到改性LFP材料；S3：將改性LFP材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑均勻混合，涂敷在鋁箔上，干燥，得到正極材料。

技術(shù)研發(fā)人員：趙和平,顏實(shí),李學(xué)法,張國(guó)平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江陰納力新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2