[發明專利]磷酸鐵鋰正極材料、其制備方法、正極極片、鋰離子電池、電池模塊、電池包和用電裝置

在審

• 申請號: 202210299303.2
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN115832236A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 尹子伊;凌洋芳
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/04;H01M4/136;H01M10/0525;H01M50/258
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 舒穎琦;鐘守期

1.一種磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，包括磷酸鐵鋰基體和包覆層，所述包覆層選自氧化硼、氧化硅和氧化鋁中的一種，所述包覆層與磷酸鐵鋰基體的質量比為0.01-1.18:100，優選為0.05-0.87:100。

2.根據權利要求1的磷酸鐵鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸鐵鋰正極材料的中值粒度為2.1-2.5μm。

3.一種如權利要求1或2的磷酸鐵鋰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)將包覆層的前驅物分散在水中，隨后加入磷酸鐵、鋰源、碳源以及適量水，繼續分散，經干燥，得到混合均勻的粉體，其中包覆層的前驅物選自四甲基銨硅酸鹽、硼酸、氯化鋁中的一種，包覆層的前驅物與磷酸鐵的質量比為0.02-1.2:100，優選為0.1-0.9:100；

(S2)將步驟(S1)得到的混合均勻的粉體進行兩段式燒結以獲得磷酸鐵鋰正極材料：

(S2-A)在惰性氣氛的吹掃下，以升溫速率為1-5℃/min進行升溫，在溫度為180-250℃下燒結1-5h；

(S2-B)在惰性氣氛中，在溫度為650-750℃下燒結8-12h。

4.根據權利要求3的方法，其特征在于，還包括步驟(S3)，所述步驟(S3)為將步驟(S2)獲得的磷酸鐵鋰正極材料采用氣流粉碎的方法進行破碎。

5.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，在所述步驟(S2-A)中，升溫速率為2-4℃/min，燒結溫度為200-230℃，燒結時間為2-4h。

6.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，在所述步驟(S2-B)中，以升溫速率為5-8℃/min進行升溫。

7.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，所述惰性氣氛為氬氣或氮氣。

8.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，在所述步驟(S2-A)中，用流速為1-4mL/min的惰性氣氛吹掃。

9.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，在所述步驟(S1)中，以磨砂分散的方式將所述包覆層的前驅物分散在水中，隨后加入的磷酸鐵、鋰源、碳源以及適量水繼續進行磨砂分散。

10.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，在所述步驟(S1)中，采用離心噴霧法進行干燥。

11.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，所述鋰源為碳酸鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰中的一種或幾種。

12.根據權利要求3或4的方法，其特征在于，所述碳源為蔗糖、葡萄糖、淀粉、聚乙二醇中的一種或幾種。

13.一種正極極片，其包括正極集流體以及設置在正極集流體至少一個表面的正極膜層，所述正極膜層包括權利要求1或2中所述的磷酸鐵鋰正極材料或通過權利要求3-12中任一項所述的方法制備的磷酸鐵鋰正極材料，并且所述磷酸鐵鋰正極材料在所述正極膜層中的含量為10重量％以上，基于所述正極膜層的總重量計。

14.根據權利要求11所述的正極極片，其特征在于，所述磷酸鐵鋰正極材料在所述正極膜層中的含量為95-99.5重量％，基于所述正極膜層的總重量計。

15.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求1或2中所述的磷酸鐵鋰正極材料或通過權利要求3-12中任一項所述的方法制備的磷酸鐵鋰正極材料或權利要求13或14所述的正極極片。

16.一種電池模塊，其特征在于，包括權利要求15所述的鋰離子電池。

17.一種電池包，其特征在于，包括權利要求16所述的電池模塊。

18.一種用電裝置，其特征在于，包括選自權利要求15所述的鋰離子電池、權利要求16所述的電池模塊或權利要求17所述的電池包中的至少一種。