(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111499661.X (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 吴玉程　任雨航　王岩　余翠平　 秦永强　张勇　 (74)专利代理 机构 安徽省合肥新 安专利代理有 限责任公司 34101 代理人 卢敏 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 4/583(2010.01) H01M 4/62(2006.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的 制备方法及储能应用 (57)摘要 本发明公开了一种纳米球状碳包覆磷酸铁 锂复合材料的制备方法及储能应用， 是以磷酸 铁、 碳酸锂和碳源为原料， 首先在高能球磨机中 进行球磨处理， 再在氩气氛围中进行煅烧， 从而 制得。 本发 明的复合材料具有高振实密度和高比 表面积， 用于锂离子电池正极材料时表现出优异 的倍率性能和循环稳定性。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 114188519 A 2022.03.15 CN 114188519 A 1.一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂 复合材料的制备方法， 其特征在于： 以磷酸铁、 碳酸锂 和碳源为原料， 首先在高能球磨 机中进行球磨处理， 再在氩气氛围中进 行煅烧， 即制得纳米 球状碳包覆磷酸铁锂复合材 料。 2.根据权利要求1所述的一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的制备方法， 其特征 在于： 所述 碳源为葡萄糖和抗坏血酸中的至少一种。 3.根据权利要求1所述的一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的制备方法， 其特征 在于： 所述磷酸铁与所述碳酸锂的摩尔比为1： 1.05， 所述碳源的质量为磷酸铁与碳酸锂总 质量的5％ ‑40％。 4.根据权利要求1所述的一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的制备方法， 其特征 在于： 所述氩气 气氛的流速为10 ‑50sccm。 5.根据权利要求1所述的一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的制备方法， 其特征 在于： 所述煅烧是升温至 600‑800℃并保温煅烧8 ‑12h， 然后随炉冷却至室温。 6.根据权利要求5所述的一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的制备方法， 其特征 在于： 所述煅烧的升温速率 为5℃/mi n。 7.一种权利要求1～6中任意一项所述制备方法所制得的纳米球状碳包覆磷酸铁锂复 合材料。 8.一种权利要求7所述纳米球状碳包覆磷酸铁锂 复合材料的储能应用， 其特征在于： 用 于锂离子电池正极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114188519 A 2一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的制备方 法及储能 应用 技术领域 [0001]本发明属于微纳米功能材料制备技术领域， 具体涉及一种碳包覆磷酸铁锂的制备 方法及储能应用。 背景技术 [0002]橄榄石型结构的磷酸铁锂正极材料具有循环寿命长、 电压平台高、 成本低、 污染小 等优势， 近年来已被广泛应用于新能源汽车和大型储能装置等领域。 但其自身存在锂离子 扩散系数和电子电导率低的问题， 导致高倍率放电性能差、 实际比容量低， 尤其在较大电流 放电时电极极化严重， 导致充放电不可逆程度加大， 电化学容量损失严重。 同时， 其振实密 度低， 过度的纳米化会导致体积比容量低， 这给磷酸铁锂的实际应用带来一定困难。 因此， 需要进一步研究开发具有优异电化学性能的磷酸铁锂正极材 料。 [0003]在已有的报道中， 磷酸铁锂的制备方法有水热法、 固相合成法、 溶胶凝胶法、 喷雾 干燥法四大类。 其中碳热还原法以成本低、 配料可控、 原料廉价易得、 工艺简单、 能耗低及合 成效率高等优势成为目前应用较为广泛的方法， 但其存在产 物尺寸不均匀导致影响性能的 问题。 而目前磷酸铁锂正极材料改性方法主要有碳包覆、 金属阳离子掺杂、 颗粒纳米化等。 特别是颗粒纳米化具有缩短锂离子的扩散路径、 比表面积高、 导电性能好等优点， 能显著 提 高材料的电化学性能， 但存在振实密度低、 体积容量密度低等缺点。 因此， 在保证其振实密 度高的同时实现纳米化， 增大其比表 面积， 且使产 物尺寸均匀， 成为合成磷酸铁锂的重要发 展方向。 发明内容 [0004]针对上述现有技术所存在的不足之处， 本发明提供了一种纳米球状碳包覆磷酸铁 锂复合材料的制备方法， 旨在获得尺寸均匀、 振实密度高、 比表面积高的磷酸铁锂正极材 料。 [0005]本发明为实现目的， 采用如下技 术方案： [0006]一种纳米球状碳包覆磷酸铁锂复合材料的制备方法， 其特点在于： 以磷酸铁、 碳酸 锂和碳源为原料， 首先在高能球磨机中进 行球磨处理， 再在氩气氛围中进 行煅烧， 即制得纳 米球状碳包覆磷酸铁锂复合材 料。 [0007]本发明的制备方法中采用了高能球磨机。 区别于传统行星式球磨机单一方向的旋 转球磨， 高能球磨机具有8个不同方向的快速摇晃， 且具有更高的功率， 在球磨处理的过程 中， 氧化锆球磨珠的研磨破碎和冲击破碎作用更加强烈。 同时， 球磨处理过程中会产生300 ℃左右的瞬时高温， 配合机械 混合的作用， 可以增加碳源物质在物料中的扩散作用， 使碳源 分布在物料的各个地方， 在 烧结的过程中， 碳源的均匀分布 不仅可以细化晶粒， 产生的气体 也可以增加最 终产物的间隙， 从而提高其比表面积， 并使最 终的产物保持纳米球状， 且纳米 球之间保持着细小的间隙。说　明　书 1/4 页 3 CN 114188519 A 3