一種正極材料及其制備方法與應用與流程

本發明涉及鋰離子電池，具體涉及一種正極材料及其制備方法與應用。

背景技術：

1、磷酸鐵鋰(lifepo4，lfp)具有原料豐富、成本低以及長循環等突出的優點，是新一代產業化的鋰離子電池正極材料之一。但磷酸鐵鋰材料的鋰離子固相傳輸速率低，因此倍率性能差，這為磷酸鐵鋰材料在功率性能要求高的領域的應用帶來了巨大的挑戰。

2、通過將磷酸鐵鋰納米化，降低磷酸鐵鋰的一次顆粒的粒徑，縮短磷酸鐵鋰材料中鋰離子傳輸距離，提高其倍率性能。但納米化必然會帶來材料比表面積的巨大增長，大大增加極片的制成難度，同時高比表面積也使得電芯的高溫存儲產氣增加，給電芯安全帶來了負面影響。

技術實現思路

1、本發明提出了一種正極材料及其制備方法與應用，能夠兼顧正極材料的加工性能和電性性能，提升正極材料的倍率性能和循環性能。

2、為解決上述技術問題，本發明是通過如下的技術方案實現的。

3、本發明提出一種鋰電池正極材料，所述正極材料的化學式為liafeb(po4)c@c；其中，0.95≤a≤1.10，0.95≤b≤1.05，0.95≤c≤1.05；所述正極材料的一次顆粒的粒徑分布滿足：

4、d0＝[0.15，0.2]μm；

5、d10＝[0.2，0.3]μm；

6、d50＝[0.3，0.5]μm；

7、d90＝[0.5，0.7]μm；

8、d99＝[0.7，0.9]μm；

9、d100＝[0.9，1.0]μm；

10、其中，d0、d10、d50、d90和d100為是采用粒度分布計求出的0％、10％、50％、90％、99％和100％體積累積粒徑。

11、在本發明一實施例中，所述一次顆粒的長徑比為1-10。

12、在本發明一實施例中，所述一次顆粒的徑向尺寸為0.1-0.4μm。

13、在本發明一實施例中，所述正極材料的比表面積為10-14m2/g。

14、在本發明一實施例中，所述正極材料中c包覆的質量占所述正極材料總質量的1-2wt％。

15、在本發明一實施例中，所述正極材料包括摻雜元素，所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種，所述摻雜元素含量為所述正極材料總質量的400-7000ppm。

16、本發明還提供一種制備上述所述的鋰電池正極材料的方法，至少包括以下步驟：

17、將預設量的鋰源、鐵源、磷酸、碳源和分散劑混合，加入純水攪拌研磨均勻，獲得中間體；以及

18、所述中間體噴霧干燥后，在保護氣體氛圍下進行燒結處理，獲得所述正極材料。

19、在本發明一實施例中，所述燒結處理的溫度為680-750℃，所述燒結處理的時間為6-18h。

20、在本發明一實施例中，所述中間體中還包括含有摻雜元素的物質，所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種。

21、本發明還提供一種鋰離子電池，包括上述所述的鋰電池正極材料。

22、本發明還提供一種電化學裝置，包括上述所述的鋰離子電池。

23、綜上所述，本發明提出一種正極材料及其制備方法與應用，能夠同時改善正極材料的加工性能和電化學性能。能夠減小正極材料的比表面積，提高正極材料的加工性能，確保正極材料的整體倍率性能。通過在正極材料表面包覆碳層，能夠抑制磷酸鐵鋰晶粒的長大，同時增強一次顆粒間和表面電子的導電率，提升正極材料的倍率性能和循環性能。

技術特征：

1.一種鋰電池正極材料，其特征在于，所述正極材料的化學式為liafeb(po4)c@c；其中，0.95≤a≤1.10，0.95≤b≤1.05，0.95≤c≤1.05；所述正極材料的一次顆粒的粒徑分布滿足：

2.根據權利要求1所述的鋰電池正極材料，其特征在于，所述一次顆粒的長徑比為1-10。

3.根據權利要求2所述的鋰電池正極材料，其特征在于，所述一次顆粒的徑向尺寸為0.1-0.4μm。

4.根據權利要求1所述的鋰電池正極材料，其特征在于，所述正極材料的比表面積為10-14m2/g。

5.根據權利要求1所述的鋰電池正極材料，其特征在于，所述正極材料中c包覆的質量占所述正極材料總質量的1-2wt％。

6.根據權利要求1所述的鋰電池正極材料，其特征在于，所述正極材料包括摻雜元素，所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種，所述摻雜元素含量為所述正極材料總質量的400-7000ppm。

7.一種制備如權利要求1-6任一項所述的鋰電池正極材料的方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

8.根據權利要求7所述的鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述燒結處理的溫度為680-750℃，所述燒結處理的時間為6-18h。

9.根據權利要求7所述的鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述中間體中還包括含有摻雜元素的物質，所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括如權利要求1-6任一項所述的鋰電池正極材料。

11.一種電化學裝置，其特征在于，包括如權利要求10所述的鋰離子電池。

技術總結
本發明提出了一種正極材料及其制備方法與應用，所述正極材料的化學式為Li<subgt;a</subgt;Fe<subgt;b</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;c</subgt;@C；其中，0.95≤a≤1.10，0.95≤b≤1.05，0.95≤c≤1.05；所述正極材料的一次顆粒的粒徑分布滿足：D<subgt;0</subgt;＝[0.15，0.2]μm；D<subgt;10</subgt;＝[0.2，0.3]μm；D<subgt;50</subgt;＝[0.3，0.5]μm；D<subgt;90</subgt;＝[0.5，0.7]μm；D<subgt;99</subgt;＝[0.7，0.9]μm；D<subgt;100</subgt;＝[0.9，1.0]μm；其中，D<subgt;0</subgt;、D<subgt;10</subgt;、D<subgt;50</subgt;、D<subgt;90</subgt;和D<subgt;100</subgt;為是采用粒度分布計求出的0％、10％、50％、90％、99％和100％體積累積粒徑。本發明提出一種正極材料及其制備方法與應用，能夠確保一次顆粒的粒徑分布，確保正極材料的整體倍率性能的同時兼顧正極材料的加工性能。

技術研發人員：吳冠宏,楊文龍,孫化雨
受保護的技術使用者：遠景動力技術（江蘇）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21