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一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用與流程

文檔序號:39725968發(fā)布日期:2024-10-22 13:25閱讀:35來源:國知局
一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用與流程

本發(fā)明涉及鋰離子電池,具體涉及一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用。


背景技術(shù):

1、磷酸鐵鋰(lifepo4,lfp)具有原料豐富、成本低以及長循環(huán)等突出的優(yōu)點,是新一代產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池正極材料之一。但磷酸鐵鋰材料的鋰離子固相傳輸速率低,因此倍率性能差,這為磷酸鐵鋰材料在功率性能要求高的領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

2、通過將磷酸鐵鋰納米化,降低磷酸鐵鋰的一次顆粒的粒徑,縮短磷酸鐵鋰材料中鋰離子傳輸距離,提高其倍率性能。但納米化必然會帶來材料比表面積的巨大增長,大大增加極片的制成難度,同時高比表面積也使得電芯的高溫存儲產(chǎn)氣增加,給電芯安全帶來了負面影響。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用,能夠兼顧正極材料的加工性能和電性性能,提升正極材料的倍率性能和循環(huán)性能。

2、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。

3、本發(fā)明提出一種鋰電池正極材料,所述正極材料的化學(xué)式為liafeb(po4)c@c;其中,0.95≤a≤1.10,0.95≤b≤1.05,0.95≤c≤1.05;所述正極材料中碳包覆層的厚度為2-15nm。

4、在本發(fā)明一實施例中,在所述正極材料的拉曼譜圖中,i216表示拉曼圖譜對應(yīng)峰位在(216±20)cm-1的峰強,i1595表示拉曼圖譜對應(yīng)峰位在(1595±20)cm-1的峰強,滿足0≤i216/i1595≤0.8,0≤△i216/i1595≤0.05,△i216/i1595表示所述正極材料多次測試中i216/i1595的偏差。

5、在本發(fā)明一實施例中,在所述正極材料的拉曼譜圖中,i1380表示拉曼圖譜對應(yīng)峰位在(1380±20)cm-1的峰強,滿足0.6≤i1380/i1595≤1,0≤△i1380/i1595≤0.05,△i1380/i1595表示所述正極材料多次測試中i1380/i1595的偏差。

6、在本發(fā)明一實施例中,所述正極材料的比表面積為10-14m2/g。

7、在本發(fā)明一實施例中,所述正極材料中c包覆的質(zhì)量占所述正極材料總質(zhì)量的1-2wt%。

8、在本發(fā)明一實施例中,所述正極材料包括摻雜元素,所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種,所述摻雜元素含量為所述正極材料總質(zhì)量的400-7000ppm。

9、在本發(fā)明一實施例中,所述正極材料為多個孿晶團聚形成的二次顆粒。

10、本發(fā)明還提供一種制備上述所述的鋰電池正極材料的方法,至少包括以下步驟:

11、將預(yù)設(shè)量的鋰源、鐵源、磷酸、碳源和分散劑混合,加入純水?dāng)嚢柩心ゾ鶆颍@得中間體;以及

12、所述中間體噴霧干燥后,在保護氣體氛圍下進行燒結(jié)處理,獲得所述正極材料。

13、在本發(fā)明一實施例中,所述燒結(jié)處理的溫度為680-750℃,所述燒結(jié)處理的時間為6-18h。

14、在本發(fā)明一實施例中,所述中間體中還包括含有摻雜元素的物質(zhì),所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種。

15、本發(fā)明還提供一種鋰離子電池,包括上述所述的鋰電池正極材料。

16、本發(fā)明還提供一種電化學(xué)裝置,包括上述所述的鋰離子電池。

17、綜上所述,本發(fā)明提出一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用,能夠同時改善正極材料的加工性能和電化學(xué)性能。能夠減小正極材料的比表面積,提高正極材料的加工性能,確保正極材料的整體倍率性能。通過在正極材料表面包覆碳層,能夠抑制磷酸鐵鋰晶粒的長大,同時增強一次顆粒間和表面電子的導(dǎo)電率,提升正極材料的倍率性能和循環(huán)性能。



技術(shù)特征:

1.一種鋰電池正極材料,其特征在于,所述正極材料的化學(xué)式為liafeb(po4)c@c;其中,0.95≤a≤1.10,0.95≤b≤1.05,0.95≤c≤1.05;所述正極材料中碳包覆層的厚度為2-15nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正極材料,其特征在于,在所述正極材料的拉曼譜圖中,i216表示拉曼圖譜對應(yīng)峰位在(216±20)cm-1的峰強,i1595表示拉曼圖譜對應(yīng)峰位在(1595±20)cm-1的峰強,滿足0≤i216/i1595≤0.8,0≤△i216/i1595≤0.05,△i216/i1595表示所述正極材料多次測試中i216/i1595的偏差。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰電池正極材料,其特征在于,在所述正極材料的拉曼譜圖中,i1380表示拉曼圖譜對應(yīng)峰位在(1380±20)cm-1的峰強,滿足0.6≤i1380/i1595≤1,0≤△i1380/i1595≤0.05,△i1380/i1595表示所述正極材料多次測試中i1380/i1595的偏差。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正極材料,其特征在于,所述正極材料的比表面積為10-14m2/g。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正極材料,其特征在于,所述正極材料中c包覆的質(zhì)量占所述正極材料總質(zhì)量的1-2wt%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正極材料,其特征在于,所述正極材料包括摻雜元素,所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種,所述摻雜元素含量為所述正極材料總質(zhì)量的400-7000ppm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正極材料,其特征在于,所述正極材料為多個孿晶團聚形成的二次顆粒。

8.一種制備如權(quán)利要求1-7任一項所述的鋰電池正極材料的方法,其特征在于,至少包括以下步驟:

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰電池正極材料的制備方法,其特征在于,所述燒結(jié)處理的溫度為680-750℃,所述燒結(jié)處理的時間為6-18h。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰電池正極材料的制備方法,其特征在于,所述中間體中還包括含有摻雜元素的物質(zhì),所述摻雜元素選自ti、v、mg、nb、ca、al、mn、co或ni中的一種或多種。

11.一種鋰離子電池,其特征在于,包括如權(quán)利要求1-7任一項所述的鋰電池正極材料。

12.一種電化學(xué)裝置,其特征在于,包括如權(quán)利要求11所述的鋰離子電池。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用,所述正極材料的化學(xué)式為Li<subgt;a</subgt;Fe<subgt;b</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;c</subgt;@C;其中,0.95≤a≤1.10,0.95≤b≤1.05,0.95≤c≤1.05;所述正極材料中碳包覆層的厚度為2?15nm。本發(fā)明提出一種正極材料及其制備方法與應(yīng)用,能夠增強一次顆粒間和表面電子的導(dǎo)電率,提升正極材料的倍率性能和循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員:吳冠宏,楊文龍,孫化雨
受保護的技術(shù)使用者:遠景動力技術(shù)(江蘇)有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/10/21
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