[發明專利]一種鋰離子電池正極材料、正極片及鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010960586.1
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN111883771B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 劉飛;苑永;孔德香;李積剛;陳文;段一洋
• 申請（專利權）人: 天津斯科蘭德科技有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 劉瑩

本發明提出一種鋰離子電池正極材料、正極片及鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域，該正極材料由包括如下重量份數的原料制備而得：磷酸錳鐵鋰50～90份；鎳鈷錳酸鋰5～25份；錳酸鋰5～25份。本發明所提出的鋰離子電池正極材料，選用磷酸錳鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰和錳酸鋰進行科學復配，以磷酸錳鐵鋰為主要組分，以鎳鈷錳酸鋰和錳酸鋰為輔助組分，經球磨使顆粒深度復合，進而使得磷酸錳鐵鋰放電的雙平臺變為光滑平緩曲線，將其用于制備鋰離子電池，可得能量密度高、安全性能好、循環壽命好、成本低廉的鋰電池。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池正極材料、正極片及鋰離子電池。

背景技術

隨著人們生活水平的不斷提高，對電池的需求不斷增加，特別是對可重復使用的鋰離子電池的需求逐漸增加。

磷酸錳鐵鋰是一種常用的鋰離子電池正極材料，其成本低，環境友好，它同磷酸鐵鋰一樣屬橄欖石晶型，具有相同的理論容量和極好的安全性能，其理論容量與磷酸鐵鋰相同(170mAh/g)，其相對于石墨負極有雙放電平臺(3.85V和3.35V)，4.0V的高電位使得磷酸錳鐵鋰具有潛在的高能量密度，但雙平臺壓差將近0.5V，較高的壓差會對用電器設備造成巨大的沖擊，極大的限制了磷酸錳鐵鋰的產業化應用。

例如，CN106129365A公開了一種高安全性磷酸錳鐵鋰電池，主要是以鎳鈷錳酸鋰為主，以磷酸錳鐵鋰為輔，以簡單的機械物理混合來改善和提高鎳鈷錳酸鋰材料的熱穩定性，進而提高鎳鈷錳酸鋰的安全性能。但該發明只是以磷酸錳鐵鋰作為輔材，無法將磷酸錳鐵鋰批量產業化。

CN105449269A公開了一種鋰離子電池，將磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰和磷酸錳鐵鋰混合在一起，提高了電池的循環性能、能量密度和安全性能。但該發明仍是以磷酸錳鐵鋰作為輔材使用，且鎳鈷錳酸鋰和磷酸錳鐵鋰電壓平臺均高于3.6V，而磷酸鐵鋰放電平臺僅為3.2V，三款材料的電壓平臺匹配不佳，也無法使得電池充分發揮其最佳性能。

發明內容

本發明提出一種鋰離子電池正極材料、正極片及鋰離子電池，以解決上述技術問題。

本發明提出一種鋰離子電池正極材料，由包括如下重量份數的原料制備而得：

磷酸錳鐵鋰50～90份；鎳鈷錳酸鋰5～25份；錳酸鋰5～25份；

其中，磷酸錳鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰總計為100份。

進一步地，所述磷酸錳鐵鋰的D50為0.7～1.5μm；所述鎳鈷錳酸鋰的D50為8.0～15.0μm；所述錳酸鋰的D50為8.0～15.0μm。

進一步地，所述磷酸錳鐵鋰為LiMn_xFe_(1-x)PO₄，其中0.5≤x≤0.8；

所述鎳鈷錳酸鋰為LiNi_xMn_yCo_(1-x-y)O₂，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜1-x-y＜1；

所述錳酸鋰為LiMn₂O₄。

本發明還提出一種鋰離子電池正極材料的制備方法，包括：將上述原料磷酸錳鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰混合，置于球磨罐，加入鋯球后球磨，得正極材料。

進一步地，鋯球的直徑為10～20mm，球料質量比為2:1～4:1；球磨的時間為20～40min。

本發明還提出一種正極片，包括集流體和涂布在集流體上的正極活性物質層，所述正極活性物質層包括上述任一正極材料。

本發明還提出一種鋰離子電池，包括：正極片、負極片、隔膜和電解液，所述正極片為上述的正極片或包括上述任一所述正極材料。