[發(fā)明專(zhuān)利]一種正極活性材料及其制備方法、電池有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201210570279.8 | 申請(qǐng)日： | 2012-12-25 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN103050694A | 公開(kāi)（公告）日： | 2013-04-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉建波 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 貴州省開(kāi)陽(yáng)安達(dá)磷化工有限公司 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | H01M4/58 | 分類(lèi)號(hào)： | H01M4/58 |
| 代理公司： | 深圳市凱達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 44256 | 代理人： | 朱業(yè)剛 |
| 地址： | 550300 貴州*** | 國(guó)省代碼： | 貴州;52 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 正極 活性 材料 及其 制備 方法 電池 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種正極活性材料及其制備方法、電池。
背景技術(shù)
鋰離子電池因具有電壓高，能量密度高，使用壽命長(zhǎng)，自放電低，無(wú)記憶效應(yīng)，低污染等優(yōu)點(diǎn)而在便攜式手提電子設(shè)備，電動(dòng)汽車(chē)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。正極活性材料在鋰離子電池結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要的地位，其性能的優(yōu)劣直接決定了最終二次電池產(chǎn)品的性能，且它的性能和價(jià)格會(huì)直接影響到鋰離子蓄電池的性能和價(jià)格。
常用的正極活性材料有LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4以及它們的衍生材料。層狀結(jié)構(gòu)LiCoO2、LiNiO2或者它們的衍生物已經(jīng)或者太規(guī)模商品化應(yīng)用，綜合性能較好，但其存在價(jià)格昂貴、毒性大、熱穩(wěn)定性低、原料基礎(chǔ)儲(chǔ)量低等缺點(diǎn)。尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4成本低，安全性好，但循環(huán)性能特別是高濕循環(huán)性能受到所謂的Mn溶出影響較差。總體而言，橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰LiFePO4正極活性材料已成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
磷酸鐵鋰作為正極活性材料存在著電子導(dǎo)電率低、離子導(dǎo)擴(kuò)散系數(shù)小等缺點(diǎn)。導(dǎo)致電池的倍率放電性能差。
通過(guò)減小顆粒尺寸（達(dá)到納米級(jí)）則可以減少Li+的擴(kuò)散路徑，從而提高Li+的擴(kuò)散速度。從而提高倍率放電性能。納米顆粒的鋰離子正極材料在倍率性能、低溫性能、循環(huán)性能上比微米級(jí)別的鋰離子正極材料更具優(yōu)勢(shì)。但是，納米級(jí)的正極活性材料具有較大的比表面積，會(huì)導(dǎo)致材料活性增加、吸水增多，導(dǎo)致制作電池極片時(shí)（例如拉漿）操作困難。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的正極活性材料倍率放電性能和加工性能抑制的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種正極活性材料，其具有優(yōu)異倍率放電性能的同時(shí)，吸水少，加工性能優(yōu)異。
本發(fā)明公開(kāi)的正極活性材料包括內(nèi)核和包覆于內(nèi)核外的外殼，所述內(nèi)核具有如下組成：LinVmMhTiRlOk，其中，Li、O分別代表鋰、氧，V和M均選自第四周期的過(guò)渡金屬元素，T和R均選自第三周期的非金屬元素，n、m、h、i、l、k均大于等于零，所述內(nèi)核為電中性；所述外殼包括碳以及金屬?gòu)?fù)合物，所述金屬?gòu)?fù)合物為金屬氧化物和/或金屬鹽，所述金屬氧化物和金屬鹽各自獨(dú)立的具有如下組成：Lx1Ux2Ax3Cx4Ox5，其中，L和U均選自第二周期、第三周期、第四周期、第五周期、鑭系、錒系中的金屬元素，A和C均選自第二周期、第三周期的非金屬元素，x1、x2、x3、x4、x5均大于等于零且(x1+x2)/(x3+x4)=1-4，所述金屬?gòu)?fù)合物為電中性；所述正極活性材料的中值粒徑D50為10-20μm，電導(dǎo)率為0.01-0.1S/cm-1，振實(shí)密度為為1.0-1.5g/cm3。
同時(shí)，本發(fā)明還公開(kāi)了一種正極活性材料的制備方法，包括：
S1、將正極活性材料前驅(qū)體與碳源、包覆金屬源混合，球磨，得到混合物；
S2、對(duì)混合物進(jìn)行噴霧造粒，得到待燒結(jié)物；
S3、將待燒結(jié)物進(jìn)行燒結(jié)，得到正極活性材料；
其中，所述正極活性材料前驅(qū)體具有如下組成：LinVmMhTiRlOk，其中，Li、O分別代表鋰、氧，V和M均選自第四周期的過(guò)渡金屬元素，T和R均選自第三周期的非金屬元素，n、m、h、i、l、k均大于等于零，所述正極活性材料前驅(qū)體為電中性；
所述碳源選自葡萄糖、蔗糖、乳糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、環(huán)苯衍生物、明膠、白蛋白、淀粉、導(dǎo)電石墨、乙炔黑、活性碳中的至少兩種；
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