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一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用與流程

文檔序號(hào):39727936發(fā)布日期:2024-10-22 13:30閱讀:2來(lái)源:國(guó)知局
一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用與流程

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
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