[發明專利]正極復合材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202011171510.7
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN114430027A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 陳娜;郝嶸;潘儀
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/04;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

本申請提供了一種正極復合材料，包括磷酸錳鐵鋰材料以及包覆在磷酸錳鐵鋰材料表面的包覆層，其中，包覆層包括高鎳三元材料，且高鎳三元材料的XRD圖譜中(003)晶面衍射峰的半峰寬≤0.09°；包覆層中還摻有第一導電劑，其為線狀和/或面狀，線狀的第一導電劑包括碳纖維和碳納米管中的至少一種，面狀的第一導電劑包括石墨烯和石墨微片中的至少一種。通過高鎳三元材料包覆層及第一導電劑的設置，有效改善了磷酸錳鐵鋰材料的溶錳現象，提高了結構穩定性，并在不降低極片壓實密度的情況下提升了導電性。本申請還提供了正極復合材料的制備方法、正極片和鋰離子電池。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及正極復合材料及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

作為鋰離子電池重要的組成部分，正極材料的選擇直接影響鋰離子電池的性能。磷酸錳鐵鋰(簡稱LMFP)因具有高電位、高安全性、高循環性能穩定性而成為鋰離子電池的主流正極材料。然而，在電池的實際配制過程中，電解液中會不可避免地存在一定量的水分，水分會導致電解液中的六氟磷酸鋰等鋰鹽發生水解而在電解液中生成HF，這會加劇LMFP中錳元素的溶出(特別是Mn占Mn和Fe之和的摩爾比在65％以上時)，進而降低LMFP的結構穩定性，降低電池循環性能。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種正極復合材料，通過在LMFP材料表面包覆一層穩定性高的高鎳三元材料，并在包覆層中摻入線狀和/或面狀的第一導電劑，從而可有效改善LMFP的溶錳現象的發生，提升其結構穩定性，提高其導電性，進而提升鋰離子電池的電性能。

第一方面，本申請提供了一種正極復合材料，其特征在于，包括磷酸錳鐵鋰材料以及包覆在所述磷酸錳鐵鋰材料表面的包覆層，其中，所述包覆層包括高鎳三元材料，且所述高鎳三元材料的XRD圖譜中(003)峰的半峰寬≤0.09°；所述包覆層中還摻有第一導電劑，所述第一導電劑為線狀和/或面狀，線狀的所述第一導電劑包括碳纖維和碳納米管中的至少一種，面狀的所述第一導電劑包括石墨烯和石墨微片中的至少一種。

本申請中，通過在LMFP材料表面包覆一層高鎳三元材料，一來，該包覆層可避免LMFP直接與電解液接觸，且高鎳三元材料吸收掉電解液中的水分，進而抑制電解液中HF的形成，穩定LMFP材料的結構，降低LMFP的溶錳，使整體的正極復合材料具有較高的結構穩定性，提升其循環性能；二來，高鎳三元材料為單晶材料，結構穩定性較高，且LMFP的存在還可以減緩高鎳三元材料由H2到H3的相變，可進一步提升高鎳三元材料的結構穩定性。而在包覆層中引入線狀和/或面狀的第一導電劑，可以提升包覆層的導電性，賦予該正極復合材料良好的倍率性能，且不降低由該正極復合材料制得的極片的壓實密度。

第二方面，本申請提供了一種正極復合材料的制備方法，包括：

將磷酸錳鐵鋰材料、高鎳三元材料和第一導電劑分散在溶劑中，得到混合物料；

將所述混合物料在機械融合機中進行融合處理，再經干燥處理，得到如本申請第一方面所述的正極復合材料。

本申請提供的正極復合材料的制備方法簡單，可操作性強，適合大規模生產，可制得具有上述優異倍率性能和循環性能的正極復合材料。

第三方面，本申請提供了一種正極片，所述正極片包括集流體和設置在所述集流體上的正極材料層，所述正極材料層包括本申請第一方面所述的正極復合材料，以及第二導電劑和粘結劑。

本申請第三方面提供的正極片的電阻率低，壓實密度高。

第四方面，本申請提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括本申請第三方面所述的正極片。

本申請第四方面提供的鋰離子電池的結構穩定性和電化學性能優異，有利于其廣泛應用。

附圖說明

圖1為本申請實施例提供的正極復合材料的一種結構示意圖。