[發(fā)明專利]磷酸鐵鋰正極活性材料及其制備方法、正極片及電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010782962.2
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN114068920A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李二陽;徐茶清;曹文玉
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/04;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強(qiáng)

本申請?zhí)峁┝艘环N磷酸鐵鋰正極活性材料，其按體積百分?jǐn)?shù)統(tǒng)計的粒度分布頻率曲線中有兩個峰，第一峰的最高點的粒度位置在0.3μm?0.6μm之間，第二峰的最高點的粒度位置在1.0μm?3.0μm之間，且所述第一峰的積分面積與所述第二峰的積分面積之比為(0.1?1)：1。本申請還提供磷酸鐵鋰正極活性材料的制備方法、正極片及電池。粒度呈獨特雙峰分布的磷酸鐵鋰正極活性材料能實現(xiàn)最密堆積，由其制得的極片的壓實密度可在2.7g/cm³以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸鐵鋰正極活性材料及其制備方法、正極片及電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，在各個領(lǐng)域日益顯示出重要作用。作為鋰離子電池的重要組成部分，鋰離子電池的正極材料決定著鋰電池的性能、價格及發(fā)展。目前，研究最多的正極材料有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄(磷酸鐵鋰)。其中，磷酸鐵鋰正極材料集中了LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄等材料的各自優(yōu)點，它具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高、安全性能好、工作電壓適中、平臺特性好、理論容量大等優(yōu)點，逐漸成為電池工作者競相研究的熱點。

然而磷酸鐵鋰存在一個比較明顯的缺點，由它制成的極片壓實密度低(2.1-2.3g/cm³)，直接導(dǎo)致了由其制備的電池的能量密度偏低，阻礙了該材料的實際應(yīng)用。因此，有必要提供一種壓實密度高的磷酸鐵鋰正極活性材料。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本申請第一方面提供了一種磷酸鐵鋰正極活性材料，其粒度呈獨特的雙峰分布，該磷酸鐵鋰正極活性材料可以實現(xiàn)最密堆積，由其制得的極片具有較高的壓實密度(2.7g/cm³以上)。

第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N磷酸鐵鋰正極活性材料，所述磷酸鐵鋰正極活性材料的粒度分布頻率曲線中有兩個峰，其中，所述粒度分布頻率曲線是按體積百分?jǐn)?shù)的分布，第一峰的最高點的粒度位置在0.3μm-0.6μm之間，第二峰的最高點的粒度位置在1.0μm-3.0μm之間，且所述第一峰的積分面積與所述第二峰的積分面積之比為(0.1-1)：1。其中，該粒度分布圖可以由馬爾文粒度儀測得。該粒度分布頻率曲線的橫坐標(biāo)是粒度大小，縱坐標(biāo)是體積微分或者體積頻率，表示的是每一級粉末按體積所占的體積百分含量。

換句話說，本申請的所述磷酸鐵鋰正極活性材料包括質(zhì)量比為(0.1-1)：1的小顆粒磷酸鐵鋰和大顆粒磷酸鐵鋰，其中，所述小顆粒磷酸鐵鋰的D50粒徑在0.2μm-0.6μm的范圍，所述大顆粒磷酸鐵鋰的D50粒徑在1.0μm-3.0μm的范圍。

本申請中磷酸鐵鋰正極活性材料的粒度呈獨特的雙峰分布，代表該磷酸鐵鋰正極活性材料具有特定質(zhì)量比及特定粒度大小的小顆粒磷酸鐵鋰和大顆粒磷酸鐵鋰，可使小顆粒磷酸鐵鋰充分填充在大顆粒磷酸鐵鋰之間的間隙，實現(xiàn)最密堆積，從而大幅提升由該磷酸鐵鋰正極活性材料制成的極片的壓實密度，并使由該磷酸鐵鋰正極活性材料制成的電池具有較高的比容量。

優(yōu)選地，所述第一峰的積分面積與所述第二峰的積分面積之比為(0.1-0.8)：1。這樣可較好地避免大顆粒磷酸鐵鋰偏多而降低電池的容量，及避免小顆粒磷酸鐵鋰偏多而不能有效提高壓實密度。

其中，由上述磷酸鐵鋰正極活性材料制成的極片的壓實密度在2.65g/cm³以上。

本申請第二方面提供了一種磷酸鐵鋰正極活性材料的制備方法，包括：