富锂磷酸盐系正极材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种富锂磷酸盐系正极材料及其制备方法和应用。本申请富锂磷酸盐系正极材料包括富锂磷酸盐正极材料，富锂磷酸盐正极材料包括主相和用于补锂的富锂相，且主相和富锂相互相掺杂形成单一晶相；其中，主相为LiM

【技术实现步骤摘要】
富锂磷酸盐系正极材料及其制备方法和应用


[0001]本申请属于电极材料
，具体涉及一种富锂磷酸盐系正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前商业化的锂离子电池能量密度正逼近其理论极限。为了进一步提升锂离子电池的能量密度，新型的具有高比容量电极材料的开发极为重要。
[0003]虽然众多新型电极材料具有高比容量，但是其较低的首次库伦效率限制了其实际应用。为了克服此缺点，研究者正努力开发补锂材料。如磷化锂因具有极高的比容量(1550mAh/g)而被认为是一种优秀的补锂材料。然而，其补锂应用仍受几方面限制。其一，难以得到纯度较高的磷化锂材料。其二，由于金属锂难以形成颗粒状，制备的磷化锂通常呈现块状，尺寸较大，不利于磷化锂与导电剂的良好接触，使得磷化锂电子导电性不佳的问题更加突出。其三，磷化锂极易与空气中水蒸气反应，使得对磷化锂材料的进一步优化(如减小尺度、碳包覆等)以及应用极为不易。
[0004]磷酸盐系正极材料因为安全性能好、绿色环保、容量高、原料性价比高等特点，迅速占据了当前市场。但也因离子传输速率低、导电性差等缺点，导致其使用受到了限制，饱受市场争议。而且其较低的首次库伦效率也限制了其实际应用。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种富锂磷酸盐系正极材料及其制备方法，以解决现有磷酸盐系正极材料存在导电率、离子扩散速率、容量保持率和首次库伦效率等不理想的技术问题。
[0006]本申请的另一目的在于提供一种正极片和含有该正极片的二次电池，以解决现有二次电池循环性等电化学性能不理想的技术问题。
[0007]为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种富锂磷酸盐系正极材料。本申请富锂磷酸盐系正极材料包括主相和用于补锂的富锂相，且主相和富锂相互相掺杂形成单一晶相；其中，主相为LiM
a
PO4，LiM
a
PO4中的M为过渡金属元素，0＜a≤1。
[0008]本申请的第二方面，提供了本申请富锂磷酸盐系正极材料的制备方法。本申请富锂磷酸盐系正极材料的制备方法包括如下步骤：
[0009]将LiM
a
PO4或其前驱体和富锂前驱体进行按比例进行混合处理，得到混合物；LiM
a
PO4中的M为过渡金属元素，0＜a≤1；
[0010]在保护气氛中，将混合物进行烧结处理，得到富锂磷酸盐正极材料。
[0011]本申请的第三方面，提供了一种正极片。本申请正极片包括正极集流体和结合在正极集流体表面的正极活性层，正极活性层中含有本申请富锂磷酸盐系正极材料或由本申请富锂磷酸盐系正极材料制备方法制备的富锂磷酸盐系正极材料。
[0012]本申请的第四方面，提供了一种二次电池。本申请包括正极片和负极片，正极片为
本申请正极片。
[0013]与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
[0014]本申请富锂磷酸盐系正极材料所含富锂磷酸盐正极材料晶相中含有富锂相能够起到补锂添加剂的作用，可以补充电池在首次充放电过程中形成SEI膜所消耗的锂离子，从而改善本申请富锂磷酸盐系正极材料的首次库伦效率。而且该富锂相与LiM
a
PO4主相复合形成单一相，一方面，两相能够直接接触使得两相界面阻抗更小，因此，赋予本申请富锂磷酸盐系正极材料具有更高的离子迁移速率和导电性；另一方面，该主相能够起到对富锂相的保护作用，避免了富锂相直接与空气接触，从而有效保证了富锂相的补锂作用，并提高了本申请富锂磷酸盐系正极材料的储存和加工性能。
[0015]本申请富锂磷酸盐系正极材料制备方法能够有效制备出同时含有主相和富锂相的富锂磷酸盐正极材料，使得制备的富锂磷酸盐系正极材料同时具有补锂作用和磷酸盐正极材料活性，同时具有高的首次库伦效率、能量密度、循环性能等电化学性能，而且电化学性能稳定，且储存性能好。另外，富锂磷酸盐系正极材料的制备方法能够保证制备的富锂磷酸盐系正极材料电化学性能稳定，而且效率高，节约生产成本。
[0016]本申请正极片由于含有本申请富锂磷酸盐系正极材料，因此，本申请正极片能量密度高，具有补锂作用，而且循环寿命长。
[0017]本申请二次电池由于含有本申请电极片，因此，本申请二次电池具有优异的首次库伦效率，高的能量密度和循环稳定性。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本申请实施例富锂磷酸盐系正极材料的制备方法流程示意图；
[0020]图2为本申请实施例2中富锂磷酸盐系正极材料的X射线衍射(XRD)图。
具体实施方式
[0021]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
[0022]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a
‑
b(即a和b),a
‑
c,b
‑
c,或a
‑
b
‑
c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0024]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺
序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0025]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0026]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0027]术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富锂磷酸盐系正极材料，包括富锂磷酸盐正极材料，所述富锂磷酸盐正极材料包括主相和用于补锂的富锂相，且所述主相和富锂相互相掺杂形成单一晶相；其中，所述主相为LiM
a
PO4，所述LiM
a
PO4中的M为过渡金属元素，0＜a≤1。2.根据权利要求1所述的富锂磷酸盐系正极材料，其特征在于：所述富锂相包括Li3N
b
P1‑
b
，其中，0≤b≤1；和/或所述富锂相与所述主相的摩尔比为x，且0＜x＜1；和/或所述M包括Fe、Mn、Ni、Co中的至少一种元素。3.根据权利要求2所述的富锂磷酸盐系正极材料，其特征在于：所述富锂相为Li3P，且所述富锂相与所述主相形成LiMaPO4·
xLi3P单一晶相。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的富锂磷酸盐系正极材料，其特征在于：所述富锂磷酸盐正极材料还包括次相，所述次相与所述主相和富锂相形成所述单一晶相。5.根据权利要求4所述的富锂磷酸盐系正极材料，其特征在于：所述次相包括Li3PO4；和/或所述次相与所述主相的重量比为(0
‑
15)：(85
‑
100)。6.根据权利要求1
‑
3、5任一项所述的富锂磷酸盐系正极材料，其特征在于，还包括封装功能层，所述封装功能层包覆并封装所述富锂磷酸盐正极材料的表面。7.根据权利要求6所述的富锂磷酸盐系正极材料，其特征在于：所述封装功能层的厚度为1
‑
300nm；和/或所述封装功能层的重量占所述富锂磷酸盐系正极材料总重量的0.01
‑
10wt％。8.根据权利要求1
‑
3、5、7任一项所述的富锂磷酸盐系...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭旗清，万远鑫，孔令涌，
申请(专利权)人：深圳市德方创域新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：