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