[發(fā)明專利]正極活性材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911309025.9
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111048760B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔政;馬寅;李佳瑋;郭永楠
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇力泰鋰能科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;王海川

本發(fā)明公開了正極活性材料及其制備方法。所述正極活性材料包括單晶型三元正極活性材料與納米磷酸錳鐵鋰。所述制備方法包括如下步驟：(1)將單晶型三元正極活性材料粉碎細(xì)化、篩選分級，獲得預(yù)定粒度的單晶型三元正極活性材料；(2)將所得的單晶型三元正極活性材料與納米磷酸錳鐵鋰混合，獲得所述正極活性材料。在一方面，納米磷酸錳鐵鋰材料由于其比表面積巨大，因此表面能較大，與單晶型三元正極活性材料混合后可以吸附在單晶型三元正極活性材料的表面，形成包覆層。在另一方面，納米磷酸錳鐵鋰顆粒較細(xì)，可以填充于單晶型三元正極活性材料的空隙之中。由此，本發(fā)明的正極活性材料能同時提高鋰二次電池的體積能量密度和安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及正極活性材料及其制備方法，特別是涉及一種具有高安全性能、高體積能量密度、低循環(huán)衰減率的正極活性材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)發(fā)展，人們漸漸意識到電動車給生活帶來的益處，比如無尾氣排放、節(jié)省出行成本、提升駕駛樂趣等，再加上國家政策的支持使得電動車數(shù)量激增，動力型鋰離子電池也隨之迎來爆炸式增長。

然而，動力型鋰離子電池相比于消費(fèi)型鋰離子電池來講技術(shù)層面要求更加嚴(yán)格。動力型鋰離子電池需要具有較高的比容量，較大的壓實密度以及較好的循環(huán)穩(wěn)定性以及安全行性能。目前主流的動力型鋰離子電池以磷酸鐵鋰材料和三元正極活性材料為主。磷酸鐵鋰材料雖然安全性能以及循環(huán)性能較佳，但是其理論比容量只有170mAh/g左右，因此只能用在電動兩輪車以及物流車中。三元正極活性材料由于其可逆比容量較高，壓實密度與電壓較其它材料都有相當(dāng)大的優(yōu)勢，因此被認(rèn)作最有潛力的動力型鋰離子電池。但是目前三元正極活性材料主要問題在于其循環(huán)性能與安全性能較差，在高容量的高鎳三元正極活性材料中這些缺點(diǎn)更加的明顯突出。

因此，急需一種具有高的循環(huán)性能與安全性能的正極活性材料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種單晶型三元正極活性材料與納米磷酸錳鐵鋰材料的復(fù)合材料，從而克服目前三元正極活性材料的循環(huán)性能以及安全性能差等問題。

技術(shù)方案

在第一方面，本發(fā)明涉及一種正極活性材料，包括單晶型三元正極活性材料與納米磷酸錳鐵鋰。

在一個實施方案中，所述正極活性材料由單晶型三元正極活性材料與納米磷酸錳鐵鋰組成。

在一個實施方案中，所述單晶型三元正極活性材料為鎳鈷錳酸鋰，其化學(xué)式為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中0x1，0y1，x+y1；

所述鎳鈷錳酸鋰為六邊a-NaFeO₂層狀晶體結(jié)構(gòu)，屬于R-3m空間結(jié)構(gòu)。

在一個實施方案中，所述納米磷酸錳鐵鋰為斜方晶的橄欖石型晶體結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式為LiMn_zFe_1-zPO₄，其中0.5≤z1.0。

在一個實施方案中，所述單晶型三元正極活性材料的粒度D₅₀為1μm-5μm，

所述納米磷酸錳鐵鋰的粒度D₅₀為100nm～1000nm，所述納米磷酸錳鐵鋰的電阻率為10Ω·cm～500Ω·cm。

在一個實施方案中，按納米磷酸錳鐵鋰的總質(zhì)量計，所述納米磷酸錳鐵鋰中含1.0％～10％的碳。

在一個實施方案中，所述單晶型三元正極活性材料與納米磷酸錳鐵鋰的質(zhì)量比為50:50～99:1，優(yōu)選50:50～70:30。

在第二方面，本發(fā)明涉及一種正極活性材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：