(19)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 202211341489.X (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 宜宾锂宝新材 料有限公司 地址 644000 四川省宜宾市翠屏区兴港路 东段2号 (72)发明人 范未峰　王政强　张郑　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 专利代理师 颜欢 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种正极材料前驱体、 正极材料及其制备方 法与电池 (57)摘要 本发明公开了一种正极材料前驱体、 正极材 料及其制备方法与电池， 属于电池技术领域。 该 前驱体的制备方法包括： 将PVP溶液与硅源、 锂 源、 铁源及磷源的混合料进行球磨， 干燥， 得到与 分子式为Li2‑xFeSi1‑xPxO4/C的正极材料对应的 前驱体， x=0.05 ‑0.15； 硅源为气相纳米二氧化 硅， 锂源包括碳酸锂、 氢氧化锂和乙酸锂中的至 少一种， 铁源包括草酸铁和铁的氧化物中的至少 一种， 磷源包括磷酸二氢铵和磷酸二氢锂中的至 少一种。 通过上述各原料配合进行高价非金属磷 离子掺杂， 解决了目前磷酸铁锂中锂离子扩散系 数低和电子电导率低的问题。 相应的正极材料和 电池具有较高的锂离子扩散系数、 电子电导率及 能量密度， 安全性良好。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115472811 A 2022.12.13 CN 115472811 A 1.一种正极材 料前驱体的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将PVP溶液与硅源、 锂源、 铁源以及磷源的混合料进行球磨， 干燥， 得到与分子式为Li2‑ xFeSi1‑xPxO4/C的正极材 料对应的前驱体， x= 0.05‑0.15； 其中， 所述硅源为气相纳米二氧化硅， 所述锂源包括Li2CO3、 LiOH和LiOOCCH3中的至少 一种， 所述铁源包括FeC2O4·2H2O、 FeO、 Fe2O3和Fe3O4中的至少一种， 所述磷源包括NH4H2PO4 和LiH2PO4中的至少一种； C在所述Li2‑xFeSi1‑xPxO4/C正极材料中的含量为3 ‑12 wt%， 每15g预设的碳用量对应使 用100g的 PVP。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 球磨是于400 ‑600rpm的条件下进行 60‑180min。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 球磨所用的球磨液体介质以及所述 PVP溶液中的溶剂均为无 水乙醇。 4.根据权利 要求1所述的制备方法， 其特征在于， 干燥是于80 ‑120℃的条件下进行真空 干燥6‑12h。 5.一种正极材料前驱体， 其特征在于， 经权利要求1 ‑4任一项所述的制备方法制备而 得。 6.一种正极材料， 其特征在于， 所述正极材料的前驱体为权利要求5所述的正极材料前 驱体。 7.根据权利要求6所述的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料的分子式为 Li1.95FeSi0.95P0.05O4/C、 Li1.90FeSi0.9P0.1O4/C或Li1.85FeSi0.85P0.15O4/C。 8.一种正极材料的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 将权利要求5所述的正极材 料前驱体在3 50‑450℃的条件下保温3 ‑5h， 随后再于 650‑750℃的条件下保温5 ‑7h。 9.根据权利要求8所述的制备方法， 其特征在于， 所述正极材料前驱体在管式电阻炉中 进行升温和保温； 所述管式电阻炉的升温速率 为4‑6℃/min。 10.一种电池， 其特 征在于， 所述电池的正极材 料为权利要求6或7 所述的正极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115472811 A 2一种正极材料前驱体、 正极材料及其制备方 法与电池 技术领域 [0001]本发明涉及电池技术领域， 具体而言， 涉及一种正极材料前驱体、 正极材料及其制 备方法与电池。 背景技术 [0002]锂离子电池因具有高能量密度和长寿命特点， 是目前综合性能最为优秀的二次电 池。 正极材料是锂离子电池的关键组成部分， 开发能量密度高和 安全性良好的正极材料对 于锂离子电池来说至关重要。 层状正极材料  LiMO2（M=Co、 Mn、 Ni  等） 和橄榄石LiFePO4是实 际应用中我们最常见 的正极材料。 但这两种正极材料 的能量密度偏低， 较难满足新能源市 场对高能量密度正极材 料的需求。 [0003]Li2FeSiO4为高能量密度正极材料的代表， 具有理论容量高 （332mAh/g） 、 安全性好、 成本低、 环境友好的特性。 作为聚阴离子型正极材料的Li2FeSiO4因其强Si ‑O键具有和 LiFePO4一样的晶格稳定效应， 能使得其在充放电过程中保持完整的结构， 和LiFP O4一样具 有良好的安全性能。 但是Li2FeSiO4具有锂离子扩散系数低和电子电导率低 （室温下仅为10 ‑14S/cm） 的缺点， 严重地阻碍 了其高比容 量和良好循环性能的实现。 [0004]鉴于此， 特提出本发明。 发明内容 [0005]本发明的目的之一在于提供一种正极材料前驱体的制备方法， 通过该方法制备的 正极材料前驱体能够使相应的正极材 料具有较高的锂离 子扩散系数低和电子电导 率。 [0006]本发明的目的之二在于提供一种经 上述制备 方法制备而得的正极材 料前驱体。 [0007]本发明的目的之三在于提供一种具有上述前驱体的正极材 料。 [0008]本发明的目的之四在于提供一种上述 正极材料的制备 方法。 [0009]本发明的目的之五在于提供一种具有上述 正极材料的电池。 [0010]本申请可这样实现： 第一方面， 本申请提供了一种正极材 料前驱体的制备 方法， 包括以下步骤： 将PVP溶液与硅源、 锂源、 铁源以及磷源的混合料进行球磨， 干燥， 得到与分子式为 Li2‑xFeSi1‑xPxO4/C的正极材 料对应的前驱体， x= 0.05‑0.15； 其中， 硅源为气相纳米二氧化硅， 锂源包括Li2CO3、 LiOH和LiOOCCH3中的至少一种， 铁源包括FeC2O4·2H2O、 FeO、 Fe2O3和Fe3O4中的至少一种， 磷源包 括NH4H2PO4和LiH2PO4中的至 少一种； C在Li2‑xFeSi1‑xPxO4/C正极材料中的含量为3 ‑12 wt%， 每15g预设的碳用量对应使 用100g的 PVP。 [0011]在可选的实施方式 中， 球磨是于40 0‑600rpm的条件下进行6 0‑180min。 [0012]在可选的实施方式中， 球磨所用的球磨液体介质以及PVP溶液中的溶剂均为无水 乙醇。说　明　书 1/6 页 3 CN 115472811 A 3