[發明專利]一種正極材料及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201810830337.3
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN110759325B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 段敏;李陽;曹文玉;張運朋
• 申請（專利權）人: 深圳市比亞迪鋰電池有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市慧實專利代理有限公司 44480
• 代理人: 李莉

1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括LiMPO4二次球顆粒，所述LiMPO4二次球顆粒由納米片狀的LiMPO4次級顆粒堆疊形成，所述至少部分納米片狀的LiMPO4次級顆粒為LiMPO4初級顆粒緊密堆疊組成的多層片狀結構，其中，M選自Fe或M選自Mn和Fe。

2.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述至少部分納米片狀的LiMPO4次級顆粒為2-4層的片狀結構。

3.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述LiMPO4初級顆粒的平均粒徑為20～50nm。

4.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述LiMPO4二次球顆粒包括交叉堆疊的所述LiMPO4次級顆粒。

5.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述納米片狀的LiMPO4次級顆粒的厚度為40～100nm，在二維平面的平均粒徑大小為0.15～1.50μm.。

6.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料的基本流動能BFE為435mJ以下，特別流動能SE在4.9mJ/g以下，綜合粉體流動系數FF＝4.0-6.0。

7.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述LiMPO4二次球顆粒表面具有孔洞結構，所述LiMPO4二次球顆粒的表面包覆有無定型碳和/或LiMPO4二次球顆粒的孔洞結構中填充有無定形碳。

8.根據權利要求7所述的正極材料，其特征在于，所述LiMPO4二次球顆粒的平均粒徑為2～6μm。

9.根據權利要求7所述的正極材料，其特征在于，所述LiMPO4二次球顆粒的比表面積為18～30m²/g。

10.根據權利要求7所述的正極材料，其特征在于，所述LiMPO4二次球顆粒的孔洞結構的孔徑大小為20～200nm。

11.根據權利要求7所述正極材料，其特征在于，以所述正極材料的總質量為基準，所述無定形碳的含量為0.1～5％。

12.一種正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、將M源溶液、磷源溶液、鋰源溶液以及pH調節劑混合后，控制反應體系的pH值為8～10，進行乳化剪切得到漿料A，其中，M源為二價鐵源或二價鐵源和錳源；

S2、將漿料A在第一惰性氣氛下進行抽濾得到漿料B，將漿料B加入高壓反應釜中，反應得到漿料C，反應溫度為120～240℃，反應時間為2～8h；

S3、將漿料C稀釋后繼續在高壓反應釜中進行反應，反應溫度為120～240℃，反應時間為2～8h；

S4、將步驟S3得到的產物進行過濾、洗滌、干燥得正極材料。

13.根據權利要求12所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括將M源溶液和磷源溶液混合后進行乳化剪切得到混合液，然后將鋰源溶液和PH調節劑以30～80ml/min的速率加入上述混合液中，所述pH調節劑為氨水溶液、氫氧化鋰溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鋰溶液、碳酸鈉溶液、碳酸鉀溶液、碳酸銨溶液中的至少一種。

14.根據權利要求12所述的正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，M源溶液中M²⁺的濃度為0.5～2mol/L；鋰源溶液中Li⁺的濃度為2.0～5.0mol/L。

15.根據權利要求12所述的正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，以元素M、P、Li的摩爾量計算，所述M源、磷源、鋰源的摩爾之比為(0.96～1.02):1:(2.9～3.3)。