一种富锂正极材料及其制备方法和应用技术

本申请涉及锂离子电池技术领域，提供了一种富锂正极材料及其制备方法和应用。该富锂正极材料包括核体和结合于核体外表面的包覆层，其中，核体的材料包括富锂材料；包覆层包括碳材料和至少部分混掺于碳材料中的金属磷酸盐。本申请提供的富锂正极材料中，该包覆层可以避免/减少富锂材料与空气的接触，包覆层中含有的碳材料具有较高的电子电导率，从而有效提高富锂材料的导电性能；包覆层中含有的金属磷酸盐，可以与富锂材料表面的残碱进行反应，可以有效降低富锂材料表面残留锂化合物的含量，从而有效减少二次电池的容量损失和胀气发生的概率，以此，提高富锂正极材料的电化学性能、可靠性和加工性能。靠性和加工性能。靠性和加工性能。

【技术实现步骤摘要】
一种富锂正极材料及其制备方法和应用


[0001]本申请属于锂离子电池
，尤其涉及一种富锂正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]正极材料在制备过程中，不可避免的会在材料表面残留锂化合物(碱性氧化物)，例如碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂等。但是，当正极材料表面的残留锂化合物含量过高时会给组装的二次电池的电化学性能带来诸多负面影响。首先，残留锂化合物会影响正极浆料的涂布，富锂材料在匀浆过程中很容易形成果冻状，主要原因在于其表面的碱性氧化物含量太高吸水所致。其次，残留锂化合物的存在，对电化学性能的影响还体现在增加了不可逆容量损失，同时恶化循环性能。再次，对富锂正极材料来说，残留锂化合物比如碳酸锂在高电压下分解生成气体，是二次电池胀气的主要原因之一，从而带来安全性方面的隐患。考虑到残留锂化合物对上述正极材料表面的各种不利影响，有必要去除其表面的残留锂化合物并抑制其随后的形成，这对正极材料在动力电池中的实际应用具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种富锂正极材料及其制备方法，旨在解决富锂正极材料表面存在有残留锂化合物的问题。
[0004]本申请的另一目的在于提供一种正极以及含有该正极的二次电池，旨在解决锂离子电池的容量、循环性能等电化学性能不理想的技术问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种富锂正极材料，包括核体和结合于核体外表面的包覆层，其中，核体的材料包括富锂材料；包覆层包括碳材料和至少部分混掺于碳材料中的金属磷酸盐。
[0007]第二方面，本申请提供一种富锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S10、提供初始富锂材料和磷源；
[0009]步骤S20、将初始富锂材料与磷源分散于有机试剂中，进行烧结处理，得到本申请正极材料。
[0010]第三方面，本申请提供一种正极，包括集流体和结合在集流体表面的正极活性层，正极活性层中含有本申请正极材料和/或本申请正极材料的制备方法制得的正极材料。
[0011]第四方面，本申请提供一种二次电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，正极片为本申请正极。
[0012]本申请第一方面提供的富锂正极材料，包括富锂材料的核体和包覆在核体表面的包覆层，该包覆层可以避免/减少富锂材料与空气的接触，还具有防止颗粒长大、维持结构稳定等作用，对提高富锂正极材料的导电性能和结构稳定性起到加成的改善作用，进而赋予富锂正极材料较高的容量和循环稳定性等电化学性能，此外，包覆层中含有的碳材料具
有较高的电子电导率，从而有效提高富锂材料的导电性能；包覆层中含有的金属磷酸盐，一方面，金属磷酸盐可以与富锂材料表面的残碱进行反应，可以有效降低富锂材料表面残留锂化合物的含量，有效防止富锂正极材料在匀浆过程中凝胶化，提高富锂正极材料的加工性能、电化学性能和安全可靠性，从而有效减少二次电池的容量损失和胀气发生的概率；另一方面，金属磷酸盐具有较高的离子电导率，有利于锂离子嵌入和脱出，从而使得富锂正极材料具有较高锂离子迁移速率，将其应用于二次电池时，二次电池表现出较高充放电容量和倍率性能。
[0013]本申请第二方面提供的富锂正极材料的制备方法，预先合成初始富锂材料，然后将其和磷源分散至有机溶剂中，使得磷源与初始富锂材料表面的残留锂化合物反应，有效去除其表面的残留锂化合物，未参与反应的磷源在烧结条件下生成金属磷酸盐，未参与反应的有机溶剂充分浸润在初始富锂材料和磷源的颗粒间，并在高温烧结下被碳化形成含有碳材料的包覆层，进而有效制备出具有结构和电化学性能稳定的富锂正极材料，使得正极材料同时具有较高的充放电容量、倍率性能、循环性能、安全性、稳定性等电化学性能。此外，富锂正极材料的制备方法，制备工艺简单，适用于工业化大规模生产和应用。
[0014]本申请第三方面提供的正极，由于含有上文富锂正极材料，该富锂正极材料具有较高的容量和结构稳定性，使得正极表现出较高的充放电容量、倍率性能、循环性能、安全性、稳定性等综合性能。
[0015]本申请第四方面提供的二次电池，由于含有本申请正极，基于此，本申请二次电池表现出较高的充放电容量、循环性能和倍率性能等电化学性能。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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。
[0017]图1是本申请实施例提供的正极材料结构示意图。
[0018]其中，图中各附图标记：
[0019]10、核体，20、包覆层，201、碳材料，202、金属磷酸盐，203、孔结构。
具体实施方式
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富锂正极材料，其特征在于，包括核体和结合于所述核体外表面的包覆层，其中，所述核体的材料包括富锂材料；所述包覆层包括碳材料和至少部分混掺于所述碳材料中的金属磷酸盐。2.如权利要求1所述的富锂正极材料，其特征在于，所述金属磷酸盐包括磷酸锂盐，所述磷酸锂盐原位结合于所述核体的表面。3.如权利要求1所述的富锂正极材料，其特征在于，所述碳材料中分布有孔结构，至少部分所述孔结构中填充有金属磷酸盐。4.如权利要求3所述的富锂正极材料，其特征在于，所述碳材料为有机碳材料；和/或，所述孔结构包括微孔和介孔中的至少一种；和/或，所述碳材料的孔隙率为0～25％。5.如权利要求1所述的富锂正极材料，其特征在于，所述核体为由多个一次颗粒组成的二次颗粒，多个一次颗粒之间填充有碳材料和/或金属磷酸盐。6.如权利要求1所述的富锂正极材料，其特征在于，所述富锂材料中掺杂有与所述金属磷酸盐中相同的金属元素。7.如权利要求1所述的富锂正极材料，其特征在于，所述富锂材料的化学通式为Li
2+x
A
y
B
m
O
z
，其中，A为Fe、Ni、Mn、Cu、Zn、Co、Cr、Zr、Sb、Ti、V、Mo、Sn中的至少一种，B为Na、K、Li、Ca、Al、Mg中的至少一种，
‑
0.2≤x≤0.2，0＜y＜2，0≤m＜2，0＜z＜3；和/或所述金属磷酸盐中金属元素包括Na、K、Li、Ca、Al、Mg中的至少一种。8.如权利要求1～7任一项所述的富锂正极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为1～200nm；和/或所述金属磷酸盐占所述正极材料总质量的0.1～10wt％；和/或所述碳材料占所述正极材料总质量的0.1～5wt％；和/或所述正极材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈心怡，万远鑫，孔令涌，谭旗清，张莉，蒋鑫，张顺心，裴现一男，戴浩文，
申请(专利权)人：曲靖德方创界新能源科技有限公司佛山市德方创界新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：