本發(fā)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(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰(lifepo4，lfp)具有原料豐富、成本低以及長(zhǎng)循環(huán)等突出的優(yōu)點(diǎn)，是新一代產(chǎn)業(yè)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(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

2、通過(guò)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(huì)帶來(lái)材料比表面積的巨大增長(zhǎng)，大大增加極片的制成難度，同時(shí)高比表面積也使得電芯的高溫存儲(chǔ)產(chǎn)氣增加，給電芯安全帶來(lái)了負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種正極材料及其制備方法與應(yīng)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(huán)性能。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

3、本發(fā)明提出一種鋰電池正極材料，所述正極材料的化學(xué)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(mǎn)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(jì)求出的0％、10％、50％、90％、99％和100％體積累積粒徑。

11、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述一次顆粒的長(zhǎng)徑比為1-10。

12、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述一次顆粒的徑向尺寸為0.1-0.4μm。

13、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述正極材料的比表面積為10-14m2/g。

14、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述正極材料中c包覆的質(zhì)量占所述正極材料總質(zhì)量的1-2wt％。

15、在本發(fā)明一實(shí)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(zhì)量的400-7000ppm。

16、本發(fā)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(yù)設(shè)量的鋰源、鐵源、磷酸、碳源和分散劑混合，加入純水?dāng)嚢柩心ゾ鶆颍@得中間體；以及

18、所述中間體噴霧干燥后，在保護(hù)氣體氛圍下進(jìn)行燒結(jié)處理，獲得所述正極材料。

19、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述燒結(jié)處理的溫度為680-750℃，所述燒結(jié)處理的時(shí)間為6-18h。

20、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述中間體中還包括含有摻雜元素的物質(zhì)，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(fā)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(fā)明還提供一種電化學(xué)裝置，包括上述所述的鋰離子電池。

23、綜上所述，本發(fā)明提出一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用，能夠同時(shí)改善正極材料的加工性能和電化學(xué)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(guò)在正極材料表面包覆碳層，能夠抑制磷酸鐵鋰晶粒的長(zhǎng)大，同時(shí)增強(qiáng)一次顆粒間和表面電子的導(dǎo)電率，提升正極材料的倍率性能和循環(huán)性能。

技術(shù)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(xué)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(mǎn)足：

2.根據(jù)權(quán)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(zhǎng)徑比為1-10。

3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)量占所述正極材料總質(zhì)量的1-2wt％。

6.根據(jù)權(quán)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(zhì)量的400-7000ppm。

7.一種制備如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)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(jù)權(quán)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(jié)處理的溫度為680-750℃，所述燒結(jié)處理的時(shí)間為6-18h。

9.根據(jù)權(quán)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(zhì)，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(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的鋰電池正極材料。

11.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求10所述的鋰離子電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用，所述正極材料的化學(xué)式為L(zhǎng)i<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(mǎn)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(jì)求出的0％、10％、50％、90％、99％和100％體積累積粒徑。本發(fā)明提出一種正極材料及其制備方法與應(yīng)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(shí)兼顧正極材料的加工性能。

技術(shù)研發(fā)人員：吳冠宏,楊文龍,孫化雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遠(yuǎn)景動(dòng)力技術(shù)（江蘇）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21