[發明專利]一種鋰離子電池正極活性材料及其制備方法、鋰離子電池正極和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201610123928.8
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105789572B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 先雪峰;季勇;夏冬炎
• 申請（專利權）人: 貴州安達科技能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;H01M4/136
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 嚴政,劉兵

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體地，涉及一種鋰離子電池正極活性材料及其制備方法、鋰離子電池正極和鋰離子電池。

背景技術

磷酸亞鐵鋰材料是現在國內外鋰離子電池正極活性材料市場上的主流材料之一，因其卓越的安全性能、循環性能，是目前電動汽車用動力電池的首選材料。但是，因為其自身結構的特點，其導電性能(如電子導電率和離子導電率)比較差。這一缺點使磷酸亞鐵鋰材料的應用時常受到限制。現階段，一般采用碳熱還原法進行碳包覆，有些同時也結合包覆石墨，均取得了一定的效果。但是仍然不能達到有些電池廠家制作工藝對鋰離子電池正極活性材料性能的嚴格要求。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中磷酸亞鐵鋰材料的導電性能比較差的缺陷，提供一種鋰離子電池正極活性材料及其制備方法、鋰離子電池正極和鋰離子電池。

本發明的發明人在研究中意外發現，在制備鋰離子電池正極活性材料磷酸亞鐵鋰時，在漿料中加入碳源，且碳源除了包括碳水化合物外，還包括炭黑導電劑和石墨烯中的至少一種時，能夠明顯提高制備得到的磷酸亞鐵鋰材料的導電性能，且能夠明顯降低由此制備得到的鋰離子電池的內阻和明顯提高由此制備得到的鋰離子電池的循環性能。

因此，為了實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，該方法包括：

(1)將磷源、鐵源、鋰源、碳源和溶劑混合，得到漿料；

(2)將漿料干燥，得到前驅體，然后將前驅體粉碎，得到前驅體粉末；

(3)在保護性氣氛下，將前驅體粉末進行焙燒；

其中，所述碳源包括碳水化合物、以及炭黑導電劑和石墨烯中的至少一種。

第二方面，本發明提供了本發明所述的方法制備得到的鋰離子電池正極活性材料。

第三方面，本發明提供了一種鋰離子電池正極，所述正極包括集電體及位于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性材料、導電劑和粘合劑，所述正極活性材料為本發明所述的鋰離子電池正極活性材料。

第四方面，本發明提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括電池殼體以及位于電池殼體內部的電芯組件和電解液，所述電芯組件包括正極、隔膜和負極，所述正極為本發明所述的鋰離子電池正極。

本發明的方法中通過選擇特定的碳源能夠獲得表面包覆有碳、摻碳包覆效果更優、具有特定形貌的磷酸亞鐵鋰正極活性材料，且與僅選擇碳水化合物(如葡萄糖)作為碳源或炭黑導電劑和/或石墨烯作為碳源或碳水化合物(如葡萄糖)+石墨作為碳源制備得到的磷酸亞鐵鋰材料相比，本發明方法得到的磷酸亞鐵鋰材料具有明顯更好的導電性能，采用其制備得到的鋰離子電池具有明顯更低的內阻和更好的循環性能。

根據本發明的一種優選實施方式，本發明制備得到的20Ah軟包電池，內阻在2mΩ以下，進一步優選為1.0-1.3mΩ，比利用僅選擇碳水化合物(如葡萄糖)作為碳源或碳水化合物(如葡萄糖)+石墨作為碳源制備得到的磷酸亞鐵鋰材料制成的電池內阻要低40％-50％；且23℃、循環5000次后的容量維持率在74％以上，優選在80％以上。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制備得到的鋰離子電池正極活性材料磷酸亞鐵鋰的TEM圖。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

第一方面，本發明提供了一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，該方法包括：

(1)將磷源、鐵源、鋰源、碳源和溶劑混合，得到漿料；

(2)將漿料干燥，得到前驅體，然后將前驅體粉碎，得到前驅體粉末；

(3)在保護性氣氛下，將前驅體粉末進行焙燒；

其中，所述碳源包括碳水化合物、以及炭黑導電劑和石墨烯中的至少一種。

本發明的方法中，本領域技術人員應該理解的是，“碳源包括碳水化合物、以及炭黑導電劑和石墨烯中的至少一種”是指碳源除了包括碳水化合物之外，還包括炭黑導電劑和石墨烯兩者中的至少一種。