(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 202111558604.4 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 安徽博石高科新材 料股份有限公司 地址 239000 安徽省滁州市中新苏滁高新 技术产业开发区湖州路869号 (72)发明人 陈静波　王剑锋　陈鹏鹛　马岩华　 贺兆书　 (51)Int.Cl. C01B 25/45(2006.01) C08G 83/00(2006.01) 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MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的 制备及应用 (57)摘要 本发明涉及磷酸铁锂正极材料的制备技术 领域， 具体是一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正 极 材料的制备及应用， 包括以下步骤： S1、 称取； S2、 制备MOFs溶液； S3、 制备聚合物溶液； S4、 喷涂； S5、 烘干、 冲压及称重， LiFePO4的制备包括以下 步骤： A1、 配置； A2、 充分搅拌； A3、 冷却； A4、 得到 LiFePO4材料。 本发明的有益效果在磷酸铁锂正 极材料上涂覆一层MOFs多 孔材料涂层， 不仅在锂 离子电池升至一定温度时多孔材料在溶剂作用 下被溶剂水解坍塌以及多孔材料中的聚合物会 自动熔融闭孔， 能充分阻断正负极材料和电解液 的反应， 阻止锂离子电池内部产热反应的发生和 持续恶化， 提高电池的安全性， 防止溶剂化锂离 子对负极材料的破坏， 从而提高了锂离子电池的 容量和循环寿 命。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114291802 A 2022.04.08 CN 114291802 A 1.一种MOFs材 料改性的磷酸铁锂正极材 料的制备， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 称取： 首先称取19mg ‑25mgNiCl ·6H2O、 20 ‑30mgCoCl ·6H2O溶解于体积为10mL ‑ 30mLNMP中， 超声混合均匀， 制成金属前驱体溶液， 另外称取250 ‑350mg 2‑氨基对苯二甲酸 溶解于10mL ‑30mLNMP中混合均匀， 制成有机配 体溶液； S2、 制备MOFs溶液： 在搅拌的条件下将有机配体溶液逐渐加入金属前驱体溶液中并搅 拌2h‑3h， 得到MOFs溶液； S3、 制备聚合物溶液： 取50ml的NMP于反应容器中， 在140℃温度下搅拌加入PVDF和乙炔 黑， 配置成聚合物溶 液； S4、 喷涂： 将聚合物溶液缓慢加入MOFs溶液中， 不断加热搅拌10h， 得到MOFs ‑聚合物复 合溶液， 将上述材 料喷涂在制备好的磷酸铁锂正极材 料上； S5、 烘干、 冲压及称重： 然后将涂好的极片放在80℃的真空干燥箱内隔夜烘干， 利用 冲 片机冲压材 料成直径为14m m的圆形极片， 称量并计录下每 个极片中含有活性物质的质量。 2.根据权利要求1所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述S4中， 活性物质 （LiFePO4） ： 聚偏四氟乙烯 （PVDF） ： 乙炔黑 （C） 的质量比=8： 1： 1， 充分研 磨1h， 研磨材料至浆状， 用涂布器将材料均匀的涂在光滑的铝箔表面， 形成一层均匀的薄 片。 3.根据权利要求1所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述S4中， 金属有机框架(MOFs)是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体 通过自组装相互连接， 形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料， 特别是有机多孔 材料， 其不同于无机多孔材料， 也不同于一般的有机配合物， 兼有 无机材料的刚性和有机材 料的柔性特征。 4.根据权利要求1所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述LiFePO4的制备包括以下步骤： A1、 配置： 分别配置浓度均为0.5mol/L的Fe （NO3） 3 ·9H2O溶液、 NH4H2PO4溶液， 在搅拌 条件下向F e （NO3） 3·9H2O溶液缓慢滴加NH4H2PO4溶 液； A2、 充分搅拌： 充分搅拌后向溶液中缓慢滴加氨水 （1mol/L） ， 调节至溶液pH=10， 再次搅 拌1h后， 将混合后的溶 液转移到20 0ml的以聚四氟乙烯内衬的反应釜中； A3、 冷却： 等反应釜温度冷却至室温后， 将反应产物进行抽滤， 分别用去离子水和无水 乙醇清洗三次， 最后放入真空干燥箱中进行干燥处 理， 即可得FePO4前驱体； A4、 得到LiFePO4材料： 按照摩尔比前驱体： 锂源=1： 1分别称取0.5gFePO4前驱体、 0.1391gLiOHH2O、 0.0639g抗坏血酸， 加入几滴无水乙醇， 在玛瑙研钵中充分研磨均匀 后， 放 入瓷舟中， 在氩气气氛的管式炉里350℃条件下预煅烧5h， 待管式炉冷却到室温后即得到 LiFePO4材料。 5.根据权利要求4所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述A4中， 0.0639g抗坏血酸为10w%的LiOHH2O和FePO4的总质量， 氩气气氛的管式炉里350 ℃采用5C/min的升温速率。 6.根据权利要求4所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述A2中， 反应釜内烘箱温度设置为150℃， 水热反应10h， 所述A3中， 清洗之后的反应产物 在真空干燥箱中80℃下干燥24h 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114291802 A 27.根据权利要求4所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述磷酸铁锂正极材料在充放电过程中所发生的电化学反应主要有两相： LiFePO4和 FePO4， 反应过程方程式： 充电反应： L iFePO4‑xLi+‑xe‑‑=xFePO4+ （1‑x） LiFePO4 放电反应： F ePO4+xLi++xe‑=xLiFePO4+ （1‑x） FePO4。 8.根据权利要求4所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述磷酸铁锂正极材料充放电过程中反应是在FePO4与LiFePO4之间来回转化的， 当处于充 电状态时Li +从LiFePO4正极材料中脱出经过电解液和隔膜迁移并嵌入到负极材料中， Fe2+ 失去一个电子， 从外线路的导线到达负极， 锂离子和电子同时到达负极， LiFePO4转化为 FePO4。 9.根据权利要求4所述的一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的制备， 其特征在于： 所述当磷酸铁锂正极材料处于放电状态 时， 正好相反， 负极上的Li+会脱离迁移到正极， 同 时， 电子也会定向移动到正极， 形成电流， 为电器供量， F ePO4再次变成L iFePO4。 10.一种MOFs材料改性的磷酸铁锂正极材料的应用， 其特征在于： 以金属锂片为负极， Celgard2400的微孔聚丙烯膜为隔膜， 浓度为1molL的LiPF6/EC+DMC+EMCQ： 1： 1体积比） 混合 液作为电解液， 之后在氩气气氛的手套箱 内组装成CR2016型纽扣 型电池， 手套箱 内的环境 要求氧压小于10ppm、 相对湿度低于5%， 最后将组装好的纽扣型电池静置12h后对进行充放 电、 交流阻抗、 循环 伏安测试。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114291802 A 3