磷酸铁锂正极材料、制备方法以及锂离子电池技术

本申请实施例提供了一种磷酸铁锂正极材料、制备方法以及锂离子电池，所述磷酸铁锂正极材料包括片状颗粒和粒状颗粒，其中，所述片状颗粒的数量占片状颗粒和粒状颗粒总数量的15％～45％。所述制备方法包括：将铁源、磷源、锂源以及碳源混合均匀并加入到分散介质中进行研磨处理，得到研磨后的浆料；在研磨后的浆料中加入晶面导向剂，搅拌均匀后进行干燥处理，获得前驱体干粉；对前驱体干粉进行烧结处理，然后再经过粗碎、过筛和气流粉碎，即制得所述磷酸铁锂正极材料。述磷酸铁锂正极材料。述磷酸铁锂正极材料。

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂正极材料、制备方法以及锂离子电池


[0001]本申请属于锂离子电池
，具体地，本申请涉及一种磷酸铁锂正极材料、制备方法以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国对新能源汽车推广力度的不断加大，具备绿色环保特性的纯电动汽车成为未来汽车产业发展的必然趋势，其将逐步取代传统燃油客车成为寻常百姓的日常出行交通工具。锂离子电池作为电动汽车的动力源，其各项性能的改进一直是业界关注的重点。
[0003]锂离子电池自问世以来，由于具备能量密度高、放电电压平稳、工作寿命长等优点，因此一直备受青睐。作为锂离子电池的重要组成部分，正极材料的选择直接关系到锂离子电池的性能表现。在常见的锂离子电池正极材料中，磷酸铁锂的应用非常广泛。磷酸铁锂属于正交晶系的橄榄石结构，其具有极其优异的循环性能和高温性能，但其较差的电子和离子导电性却导致了其低温性能和功率性能较差，从而难以满足动力电池对低温作业和功率方面的要求。
[0004]有鉴于此，需要提出一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，以提高磷酸铁锂正极材料的低温性能和功率性能。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的一个目的是提供一种磷酸铁锂正极材料、制备方法以及锂离子电池的新技术方案。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括片状颗粒和粒状颗粒，其中，所述片状颗粒的数量占片状颗粒和粒状颗粒总数量的15％～45％。
[0007]可选地，所述片状颗粒的数量占片状颗粒和粒状颗粒总数量的15％～35％。
[0008]可选地，所述片状颗粒中最短边的平均粒度为80～300nm；所述片状颗粒的平均厚度为50～100nm。
[0009]可选地，所述片状颗粒中最长边的平均粒度与最短边的平均粒度的比值范围为1～3。
[0010]可选地，所述粒状颗粒最短边的平均粒度为40～90nm。
[0011]可选地，所述粒状颗粒的长径比平均值为1～4。
[0012]可选地，所述磷酸铁锂正极材料的压实密度为2.0
‑
2.2g/cc。
[0013]根据本申请实施例的第二方面，提供了一种如第一方面所述磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述方法包括：
[0014]将铁源、磷源、锂源以及碳源混合均匀并加入到分散介质中进行研磨处理，得到研磨后的浆料；
[0015]在研磨后的浆料中加入晶面导向剂，搅拌均匀后进行干燥处理，获得前驱体干粉；
[0016]对前驱体干粉进行烧结处理，然后再经过粗碎、过筛和气流粉碎，即制得所述磷酸铁锂正极材料。
[0017]可选地，所述铁源为无水磷酸铁、二水合磷酸铁、三氧化二铁、氯化铁和硝酸铁中的至少一种。
[0018]可选地，所述磷源为磷酸、磷酸铁、二水合磷酸铁、磷酸锂、磷酸二氢锂、磷酸一氢锂、磷酸二氢铵和磷酸氢二胺中的至少一种。
[0019]可选地，所述锂源为碳酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、氢氧化锂和硝酸锂中的至少一种。
[0020]可选地，所述碳源为蔗糖、水溶性酚醛树脂、葡糖糖、聚乙二醇、羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、淀粉、聚乙烯醇、高导电碳管和石墨烯中的至少一种。
[0021]可选地，所述分散介质为去离子水、甲醇、乙醇和N
‑
甲基吡咯烷酮中的至少一种。
[0022]可选地，所述晶面导向剂为氯化镁、硝酸镁、硝酸铝、硝酸锆、氧化锆、钛酸四乙酯、钛酸乙酯、醋酸钴、硝酸钴、五氧化二钒、偏钒酸铵、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、二硫化钨、氯化锡、氧化锡、硫化钼、五氯化铌和氧化钼中的至少一种。
[0023]可选地，所述铁源、磷源及锂源的摩尔比为1:1:(1～1.05)。
[0024]可选地，所述铁源、磷源及锂源的摩尔比为1:1:(1～1.03)。
[0025]根据本申请实施例的第三方面，提供了一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如第一方面所述的磷酸铁锂正极材料。
[0026]本申请实施例的一个技术效果在于：
[0027]本申请实施例提供了一种磷酸铁锂正极材料，该磷酸铁锂正极材料呈现出包含片状颗粒和粒状颗粒组合的分级结构，该磷酸铁锂正极材料在拥有良好高温性能的同时还兼具优异的低温性能和功率性能。
[0028]通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0029]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
[0030]图1是根据本申请实施例1获得的磷酸铁锂正极材料的扫描电子显微镜图；
[0031]图2是根据本申请实施例2获得的磷酸铁锂正极材料的扫描电子显微镜图；
[0032]图3是根据本申请实施例3获得的磷酸铁锂正极材料的扫描电子显微镜图；
[0033]图4是根据本申请实施例4获得的磷酸铁锂正极材料的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
[0034]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
[0035]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请
及其应用或使用的任何限制。
[0036]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0037]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0038]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0039]本申请实施例提供了一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括片状颗粒和粒状颗粒，其中，所述片状颗粒的数量占片状颗粒和粒状颗粒总数量的15％～45％。
[0040]在本申请实施例提供的磷酸铁锂正极材料中，片状颗粒和粒状颗粒组合形成了分级结构，其中，片状颗粒相比于粒状颗粒具有更小的比表面积，因此片状颗粒的存在有利于减少该磷酸铁锂正极材料表面副反应的发生，进而提高其高温储存性能和循环性能；同时由于锂离子沿垂直于片状颗粒的方向(即沿着片状颗粒的厚度方向)进行传输，传输路径较短，不影响该磷酸铁锂正极材料的低温性能和功率性能的发挥。其次，由于粒状颗粒的存在，其粒度较小、锂离子扩散速度较快，进而有利于提高该磷酸铁锂正极材料的低温性能和功率性能。因此，片状颗粒的数量占比越高，则该磷酸铁锂正极材料的高温循环性能和储存性能趋向越好；粒状颗粒的数量占比越高，则该磷酸铁锂正极材料的低温性能和功率性能越好。在本申请实施例提供的磷酸铁锂正极材料中，将片状颗粒的数量控制为总数量的15％～45％，可以很好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料包括片状颗粒和粒状颗粒，其中，所述片状颗粒的数量占片状颗粒和粒状颗粒总数量的15％～45％。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述片状颗粒的数量占片状颗粒和粒状颗粒总数量的15％～35％。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述片状颗粒中最短边的平均粒度为80～300nm；所述片状颗粒的平均厚度为50～100nm。4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述片状颗粒中最长边的平均粒度与最短边的平均粒度的比值范围为1～3。5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述粒状颗粒最短边的平均粒度为40～90nm。6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述粒状颗粒的长径比平均值为1～4。7.根据权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料的压实密度为2.0
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2.2g/cc。8.一种如权利要求1
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7中任一项所述磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将铁源、磷源、锂源以及碳源混合均匀并加入到分散介质中进行研磨处理，得到研磨后的浆料；在研磨后的浆料中加入晶面导向剂，搅拌均匀后进行干燥处理，获得前驱体干粉；对前驱体干粉进行烧结处理，然后再经过粗碎、过筛和气流粉碎，即制得所述磷酸铁锂正极材料。9.根据权利要求8所述的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述铁源为无水磷酸铁、二水合磷酸铁、三氧化二铁、氯化铁和硝...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云玲，徐茶清，杨茅茂，曹文玉，
申请(专利权)人：深圳市比亚迪锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：