一种正极活性材料、正极片及锂离子电池制造技术

为克服现有磷酸铁锂电池存在无法兼顾能量密度、循环性能和倍率性能的问题，本发明专利技术提供了一种正极活性材料，包括磷酸铁锂粉末，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.0≤(D90

【技术实现步骤摘要】
一种正极活性材料、正极片及锂离子电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种正极活性材料、正极片及锂离子电池。

技术介绍

[0002]作为现有锂离子电池最重要的正极材料之一，磷酸铁锂材料由于安全性等原因在新能源行业备受重视，但是磷酸铁锂材料的能量密度相对于三元正极材料较低是限制其完全取代三元材料的主要因素，而能量密度与磷酸铁锂压实情况紧密相关。现有磷酸铁锂压实为2.1
‑
2.6g/cc之间；为了提升电池能量密度，降低电池成本，高压实磷酸铁锂是行业内主流开发方向。目前关于高压实磷酸铁锂的研究主要集中于不同粒径粒度分布的磷酸铁锂材料的混合，然而仅通过不同粒径的磷酸铁锂混合对于磷酸铁锂的能量密度提升效果有限。另一方面，过高压实密度的磷酸铁锂材料虽然提高了能量密度，同时也会造成其电池循环性能和倍率性能的下降，进而造成电池寿命缩短和电池发热的问题，如何在保证磷酸铁锂循环性能和倍率性能的前提下，提高磷酸铁锂能量密度的亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]针对现有磷酸铁锂电池存在无法兼顾能量密度、循环性能和倍率性能的问题，本专利技术提供一种正极活性材料、正极片及锂离子电池。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种正极活性材料，包括磷酸铁锂粉末，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.0≤(D90
‑
D10)/D50≤5；0.5≤1/3Φc+0.8*Dmo≤2.6；其中，所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到10％时所对应的粒径为D10μm；所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到50％时所对应的粒径为D50μm；所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到90％时所对应的粒径为D90μm；所述磷酸铁锂粉末的最频粒径为Dmoμm；Φc为磷酸铁锂粉末的平均球形度。
[0005]可选的，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.5≤(D90
‑
D10)/D50≤4.0。
[0006]可选的，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.0≤1/3Φc+0.8*Dmo≤2.0。
[0007]可选的，所述D10为0.2~0.8。
[0008]可选的，所述D50为0.4~3.0。
[0009]可选的，所述D90为1.0~10.0。
[0010]可选的，所述Dmo为0.3~3.0。
[0011]可选的，所述Φc为0.5~1.0。
[0012]可选的，所述磷酸铁锂粉末选自LiFe1‑
x
M
x
PO4，其中，0≤x＜0.5，M选自Mn、Mg、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或多种。
[0013]另一方面，本专利技术提供了一种正极片，包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括如上所述的正极活性材料。
[0014]另一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，包括如上所述的正极活性材料或如上所述的正极片。
[0015]根据本专利技术提供的正极活性材料，专利技术人对磷酸铁锂粉末的选择进行大量实验发现，通过调控对于磷酸铁锂粉末的D10、磷酸铁锂粉末的D50、磷酸铁锂粉末的D90、磷酸铁锂粉末的最频粒径Dmo和磷酸铁锂粉末的平均球形度Φc的选择，使其同时满足条件1.0≤(D90
‑
D10)/D50≤5和0.5≤1/3Φc+0.8*Dmo ≤2.6时，得到的正极活性材料应用于锂离子电池中，能够有效提高正极材料层的压实密度，使得正极材料层在高压实密度的条件下具有较为优秀的孔隙连通程度和正极活性材料的均匀分散性，有利于非水电解液对于正极材料层的浸润，以及正极材料层内部的电子导通，提高锂离子穿梭效率和降低了电池内阻，进而有效提高其离子电导率和电子电导率，使得到的锂离子电池同时具备较高的能量密度以及优秀的循环性能和倍率性能。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]本专利技术实施例提供了一种正极活性材料，包括磷酸铁锂粉末，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.0≤(D90
‑
D10)/D50≤5；0.5≤1/3Φc+0.8*Dmo ≤2.6；其中，所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到10％时所对应的粒径为D10μm；所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到50％时所对应的粒径为D50μm；所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到90％时所对应的粒径为D90μm；所述磷酸铁锂粉末的最频粒径为Dmoμm；Φc为磷酸铁锂粉末的平均球形度。
[0018]专利技术人对磷酸铁锂粉末的选择进行大量实验发现，通过调控对于磷酸铁锂粉末的D10、磷酸铁锂粉末的D50、磷酸铁锂粉末的D90、磷酸铁锂粉末的最频粒径Dmo和磷酸铁锂粉末的平均球形度Φc的选择，使其同时满足条件1.0≤(D90
‑
D10)/D50≤5和0.5≤1/3Φc+0.8*Dmo ≤2.6时，得到的正极活性材料应用于锂离子电池中，能够有效提高正极材料层的压实密度，使得正极材料层在高压实密度的条件下具有较为优秀的孔隙连通程度和正极活性材料的均匀分散性，有利于非水电解液对于正极材料层的浸润，以及正极材料层内部的电子导通，提高锂离子穿梭效率和降低了电池内阻，进而有效提高其离子电导率和电子电
导率，使得到的锂离子电池同时具备较高的能量密度以及优秀的循环性能和倍率性能。
[0019]在本专利技术的描述中，磷酸铁锂粉末的D10为“磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到10％时所对应的粒径”，具体的，可以理解为：在所述磷酸铁锂粉末中，粒径小于磷酸铁锂粉末的D10的颗粒体积占磷酸铁锂粉末总体积的10%，可以依照该方式对应理解磷酸铁锂粉末的D50和磷酸铁锂粉末的D90。
[0020]在本专利技术的描述中，上述D90、D50、D10的具体数值可从通过激光衍射法得到的粒度分布图获知，测试方法可参见GB/T 19077
‑
2016/ISO 13320:2009 粒度分布激光衍射法。测试D90、D50、D10所用的仪器一般是激光粒度仪（如马尔文3000型号的激光粒度仪）。
[0021]在本专利技术的描述中，“磷酸铁锂粉末”指代含有磷酸铁锂的粉末，在一些情况下，所述磷酸铁锂的表面还包括有碳包覆层以形成所述磷酸铁锂粉末。
[0022]在一些实施例中，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.5≤(D90
‑
D10)/D50≤4.0。
[0023]在一些实施例中，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.0≤1/3Φc+0.8*Dmo≤2.0。
[0024]通过以上对于(D90
‑
D10)/D50值和1/3Φc+0.8*Dmo值的进一步限制，有利于提高锂离子电池的综本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，包括磷酸铁锂粉末，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.0≤(D90
‑
D10)/D50≤5；0.5≤1/3Φc+0.8*Dmo≤2.6；其中，所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到10％时所对应的粒径为D10μm；所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到50％时所对应的粒径为D50μm；所述磷酸铁锂粉末基于体积的累计粒度分布达到90％时所对应的粒径为D90μm；所述磷酸铁锂粉末的最频粒径为Dmoμm；Φc为磷酸铁锂粉末的平均球形度。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.5≤(D90
‑
D10)/D50≤4.0。3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述磷酸铁锂粉末满足以下条件：1.0≤1/3Φc+0.8*Dmo≤2.0。4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述D10为0.2~0.8。...

【专利技术属性】
技术研发人员：高青青，陈三志，郝嵘，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：