正极活性材料、二次电池及制备方法技术

本发明专利技术提供一种正极活性材料、二次电池及制备方法，具体涉及二次电池技术领域。所述正极活性材料包括磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂，其中，所述磷酸锰铁锂与所述镍钴锰酸锂的质量比为(5:95)～(95:5)。本发明专利技术将磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂复配既能提高压实密度，又能提高热稳定性，进而提高电池的高温循化性能。进而提高电池的高温循化性能。进而提高电池的高温循化性能。

【技术实现步骤摘要】
正极活性材料、二次电池及制备方法


[0001]本专利技术涉及二次电池
，具体涉及一种正极活性材料、二次电池及制备方法。

技术介绍

[0002]磷酸锰铁锂(简称LMFP)属于磷酸铁锂(简称LFP)与磷酸锰锂(LMP)相结合的产物。由于磷酸锰铁锂兼具磷酸锰锂及磷酸铁锂的优点，具有高安全性和稳定性，同时其能量密度比磷酸铁锂更高，因此也被誉为“磷酸铁锂的升级版”。LMFP较高的电压平台对理论能量密度的提升较为显著，应用在储能端可有效减少储能系统的质量及所需电池数量，同时在技术路线方面与LFP的生产体系区别不大，因此，国内新能源行业将越来越多的目光投向磷酸锰铁锂。
[0003]但是，磷酸锰铁锂中由于锰元素的加入，锰的溶出会导致副反应增加，消耗更多锂离子，从而导致电池容量降低，循环寿命变短；并且锰的电导性差易出现极化现象导致电压平台缩减，从而影响电池循环寿命；磷酸锰铁锂的低电导率导致其容量难以发挥、且与电解质会发生副反应导致其材料的容量难以发挥；锰和铁的氧化还原电位差异导致出现双电压平台，从而导致电池功率骤降。目前对磷酸锰铁锂的改性技术主要包含离子掺杂技术、碳包覆技术以及纳米化技术，但是效果都不理想，因此，亟需提供一种新的方式改善磷酸锰铁锂存在的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供一种正极活性材料、二次电池及制备方法，通过将磷酸锰铁锂与镍钴锰酸锂三元材料复配，改善材料的热稳定性，进而提高正极材料的高温循环性能。
[0005]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种正极活性材料，所述正极活性材料包括磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂，其中，所述磷酸锰铁锂与所述镍钴锰酸锂的质量比为(5:95)～(95:5)。
[0006]在本专利技术一示例中，所述磷酸锰铁锂中的锰元素与铁元素的摩尔比例为6:4或者7:3；所述镍钴锰酸锂为单晶6系或8系镍钴锰酸锂。
[0007]在本专利技术一示例中，所述磷酸锰铁锂的中位粒径为A，所述镍钴锰酸锂的中位粒径为B，则A和B满足以下条件：A的取值范围为1～2μm，B的取值范围为3～7μm，1/3≤A/B≤2/3。
[0008]本专利技术另一方面提供一种二次电池，其包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述正极极片包括是上述的正极活性材料。
[0009]本专利技术还提供一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂混合后加入溶剂搅拌均匀，制得正极浆料；
[0011]将负极活性材料、负极导电剂、增稠剂和负极粘结剂混合后加入高纯水搅拌均匀，
制得负极浆料；
[0012]将所述正极浆料涂覆在正极集流体上，烘干后进行辊压、模切，制得正极极片；
[0013]将所述负极浆料涂覆在负极集流体上，烘干后进行辊压、模切，制得负极极片；
[0014]按隔膜、正极极片、隔膜、负极极片、隔膜的顺序依次叠片，制得电池叠芯；
[0015]将所述电池叠芯进行焊接和入壳，并进行烘烤去除水分，得到电芯；
[0016]向所述电芯中注入电解液，得到电池。
[0017]在本专利技术一示例中，所述正极导电剂包括碳纳米管复合浆料，所述碳纳米管复合浆料包括导电炭黑、石墨烯和碳纳米管，所述导电炭黑、石墨烯和碳纳米管的质量比为(0～10)：(30～40)：(60～70)。
[0018]在本专利技术一示例中，所述正极导电剂还包括导电炭黑，所述正极活性材料、导电炭黑、碳纳米管复合浆料及粘结剂的质量比为(95～96.7)：(0.5～1.0)：(1.0～1.5)：(1.8～2.5)。
[0019]在本专利技术一示例中，所述负极活性材料包括石墨、硅碳复合材料或硅氧掺石墨复合材料。
[0020]在本专利技术一示例中，所述负极活性材料、负极导电剂、增稠剂、负极粘结剂的干粉比例分别为(96～97.4)：(0.3～0.5)：(0.5～1.0)：(1.8～2.5)。
[0021]在本专利技术一示例中，所述正极极片的涂覆面密度为380～430g/m2，压实密度为2.68～2.72g/cc；和/或，所述负极极片的涂覆面密度为150～180g/m2，压实密度为1.63～1.68g/cc。
[0022]本专利技术正极活性材料将磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂复配，两者混合后，磷酸锰铁锂颗粒分布在镍钴锰酸锂颗粒之间，填补镍钴锰酸锂颗粒之间的空隙，提高离子扩散效率，抑制镍钴锰酸锂材料在热失控情况下发生连锁反应，有利于改善和提高其热稳定性，进而提高正极材料的循环性能。因此，将磷酸锰铁锂与镍钴锰酸锂复配后应用于锂电池生产制作，可兼顾比容量、循环保持率和安全性的多重性能要求。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0024]图1为本专利技术二次电池的制备方法流程图；
[0025]图2为本专利技术二次电池注液时的流程图。
具体实施方式
[0026]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具
体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0027]须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0028]磷酸锰铁锂相较于磷酸铁锂，其能量密度高出15％
‑
20％；相较于磷酸锰锂，其整体成本更低。但是，磷酸锰铁锂中有锰元素的加入，锰的溶出会导致循环寿命变短，充放电能力和寿命变差；磷酸锰铁锂的低电导率导致其容量难以发挥、且与电解质会发生副反应导致其材料的容量难以发挥。
[0029]为解决上述问题，本专利技术提供一种正极活性材料，其包括磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂，其中，磷酸锰铁锂为含有铁原子、锂原子和锰原子的磷酸盐化合物，锰原子和铁原子相互固溶，具有斜方晶的橄榄石型的晶体结构，具有较好的安全性能和循环性能。镍钴锰酸锂为三元正极材料，它是以镍盐、钴盐、锰盐为原料制备而成，其含有镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。需要说明的是，磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂皆可通过常规制备方法制备得到。
[0030]在一实施例中，磷酸锰酸锂和镍钴锰酸锂的质量比为本文档来自技高网...

【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，所述正极活性材料包括：磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂，其中，所述磷酸锰铁锂与所述镍钴锰酸锂的质量比为(5:95)～(95:5)。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂中的锰元素与铁元素的摩尔比为6:4或者7:3；所述镍钴锰酸锂为单晶6系或8系镍钴锰酸锂。3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂的粒径D50为A，所述镍钴锰酸锂的粒径D50为B，则A和B满足以下条件：A的取值范围为1～2μm，B的取值范围为3～7μm，1/3≤A/B≤2/3。4.一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极极片包括权利要求1至3任一所述的正极活性材料。5.一种权利要求4所述的二次电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂混合后加入溶剂搅拌均匀，制得正极浆料；将负极活性材料、负极导电剂、增稠剂和负极粘结剂混合后加入高纯水搅拌均匀，制得负极浆料；将所述正极浆料涂覆在正极集流体上，烘干后进行辊压、模切，制得正极极片；将所述负极浆料涂覆在负极集流体上，烘干后进行辊压、模切，制得负极极片；按隔膜、正极极片、隔膜、负极极片、隔膜的顺序依次叠片，制得电池叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹孝军，王凯，谭福全，陈建鹏，盛鹏飞，伍文，
申请(专利权)人：江苏耀宁新能源创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：