【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电极材料制备，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、磷酸铁锂(lifepo4)凭借低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势，成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。目前国内磷酸铁锂的出货量已经高于三元，但是其材料的导电性一直是行业内亟需解决的问题，材料的导电性直接影响其电池的电性能。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中磷酸铁锂正极材料的导电性差等缺陷，从而提供一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法和应用。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。
3、本专利技术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的k≤1，k满足关系式1：
4、k＝d+(b-6)×100关系式1
5、d为磷酸铁锂正极材料的晶粒尺寸，0.05μm≤d≤0.15μm；
6、b为酸铁锂正极材料的b轴长度，
7、本专利技术第二方面提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)磷酸铁、锂源、掺杂剂、碳源和助熔剂混合后研磨，得到浆料；
9、其中，所述磷酸铁的铁磷比为0.975-0.99，比表面积为6-10m2/g；所述浆料的粒度d50为300-500nm；所述掺杂剂中的掺杂元素包括钒、钛、钨和镁中的至少两个；所述磷酸铁锂正极材料中掺杂元素的质量含量为1000-5000ppm；所述助熔剂为氟化锂、磷酸锂和磷酸二氢锂中的
10、(2)对所述浆料进行干燥和烧结，得到k≤1的磷酸铁锂正极材料；
11、其中，k＝d+(b-6)×100关系式1
12、d为磷酸铁锂正极材料的晶粒尺寸，0.05μm≤d≤0.15μm；
13、b为酸铁锂正极材料的b轴长度，
14、采用xrd测定磷酸铁锂正极材料的晶粒尺寸d和b轴长度时，均要保证精修rwp≤10％，rwp为加权图形剩余方差因子，可保证精修精度。
15、所述磷酸铁与助熔剂中锂的摩尔比为1:(0.02-0.06)。
16、所述掺杂剂包括五氧化二钒、二氧化钛、三氧化钨和氧化镁中的至少两种。
17、当掺杂剂包括五氧化二钒、二氧化钛、三氧化钨和氧化镁中的至少两种时，对不同掺杂剂的质量比不做具体限定，当掺杂剂包括五氧化二钒、二氧化钛、三氧化钨和氧化镁中的两种时，质量比可以是但不限于1:1、1:2、1:3、2:1、2:5等；当掺杂剂包括五氧化二钒、二氧化钛、三氧化钨和氧化镁中的三种时，质量比可以是但不限于3:2:1、4:3:1、1:1:1、2:1:1、2:5:3、5:10:7等；当掺杂剂包括五氧化二钒、二氧化钛、三氧化钨和氧化镁中的四种时，质量比可以是但不限于4:3:2:1、7:7:6:4、1:3:1:1、1:1:1:1、2:5:7:10、5:10:15:6等任意数值。
18、所述磷酸铁锂正极材料中碳元素的质量含量为1.3-1.5wt％；
19、优选地，所述碳源为聚乙二醇、葡萄糖、碳纳米管、蔗糖和淀粉中的至少一种。
20、所述碳源包括两种及两种以上时，对不同碳源的质量比不做具体限定，当碳源包括两种时，这两种碳源的质量比可以是但不限于2:1、3:2、1:1、2:7、8:3等；当碳源包括三种时，这三种碳源的质量比可以是但不限于2:1:1、3:2:7、1:1:1、2:7:6、8:3:5等；当碳源包括四种时，这四种碳源的质量比可以是但不限于2:1:1:6、3:2:7:1、1:1:1:9、2:7:6:6、8:3:5:2等；当碳源包括五种时，这五种碳源的质量比可以是但不限于2:1:1:6:7、3:2:7:1:4、1:1:1:9:1、2:7:6:6:6、8:3:5:2:1等。
21、所述制备方法满足(1)-(3)中的至少一项：
22、(1)所述锂源为碳酸锂和/或一水氢氧化锂；
23、(2)所述磷酸铁与锂源中锂的摩尔比为1:(0.97-1.02)；
24、(3)所述浆料中水的质量含量为50-70％。
25、所述干燥为喷雾干燥；
26、优选地，所述喷雾干燥的参数：进料频率为10-30hz，雾化器频率为40-60hz；
27、优选地，进风的温度为240-270℃；
28、优选地，出风的温度为80-100℃。
29、所述烧结的具体步骤包括：以1.5-4℃/min的升温速率升温至750-820℃后保温8-12h。
30、本专利技术第三方面提供了一种极片，包括集流体和附着在所述集流体的涂层；所述涂层的原料包括上述磷酸铁锂正极材料或上述制备方法制得的磷酸铁锂正极材料。
31、本专利技术第四方面提供了一种电池，包括上述磷酸铁锂正极材料、上述制备方法制得的磷酸铁锂正极材料或上述极片。
32、本专利技术技术方案，具有如下优点：
33、1.本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料，该磷酸铁锂正极材料的k值≤1，k通过磷酸铁锂正极材料的晶粒尺寸和b轴长度计算得到，该正极材料具有低电阻率、高导电性、高压实密度、高容量等优良性能。专利技术人在研究过程中发现磷酸铁锂正极材料k≤1可以保证其具有高导电性、低电阻率、高压实密度和高容量等优异性能，该磷酸铁锂正极材料的粉末电阻率小于10ω·cm，压实密度大于2.2g/cm3，0.1c放电容量大于160mah/g，1c放电容量大于150mah/g，具有高容量的优点。
34、2.本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料的制备方法，该方法能制得具有低电阻率、高导电性、高压实密度、高容量等综合性能好的磷酸铁锂正极材料。本专利技术制得的磷酸铁锂正极材料的粉末电阻率小于10ω·cm，压实密度大于2.2g/cm3，0.1c放电容量大于160mah/g，1c放电容量大于150mah/g，具有高容量的优点。本专利技术通过控制磷酸铁的铁磷比、比表面积，以及浆料粒度、掺杂元素的用量和助熔剂的种类，制得k≤1磷酸铁锂正极材料，k≤1的磷酸铁锂正极材料具有低电阻率、高导电性、高压实密度、高容量等综合性能。
35、磷酸铁锂具有一维的锂离子传输通道，锂离子延b轴传输，b轴越短，锂离子传输越快，离子导电性越好，而且晶粒尺寸越小，容量越高。专利技术人在研究过程中发现磷酸铁锂正极材料k≤1可以保证其具有高导电性和低电阻率等优异的性能，进一步地，采用本专利技术方法可以使磷酸铁锂正极材料k≤1，进而提高其导电性和容量等性能。
36、3.本专利技术提供的磷酸铁锂正极材料的制备方法，在制备磷酸铁锂正极材料时，通过调整助溶剂用量可以进一步优化导电性。
37、本专利技术进一步优化碳源的种类可以保证磷酸铁锂正极材料产品中碳含量；通过优化喷雾干燥的参数可以控制干燥后物料的球形大小和水分含量，例如进料频率太快，物料的颗粒较大，水分含量高，雾化器频率太低，颗粒较大，不利于压实密度的提高和后续工序的进行；本专利技术通过优化进风温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
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的K≤1，K满足关系式1：
2.一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁与助熔剂中锂的摩尔比为1:(0.02-0.06)。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂包括五氧化二钒、二氧化钛、三氧化钨和氧化镁中的至少两种。
5.根据权利要求2-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料中碳元素的质量含量为1.3-1.5wt％；
6.根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，满足(1)-(3)中的至少一项：
7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为喷雾干燥；
8.根据权利要求2-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的具体步骤包括：以1.5-4℃/min的升温速率升温至750-820℃后保温8-12h。
9.一种极片，其特征在于，包括集流体和附着在所述集流体的涂层；所述涂层的原料包括
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1所述的磷酸铁锂正极材料、权利要求2-8任一项所述制备方法制得的磷酸铁锂正极材料或权利要求9所述的极片。
...【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的k≤1，k满足关系式1：
2.一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁与助熔剂中锂的摩尔比为1:(0.02-0.06)。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂包括五氧化二钒、二氧化钛、三氧化钨和氧化镁中的至少两种。
5.根据权利要求2-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料中碳元素的质量含量为1.3-1.5wt％；
6.根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，满足(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘海龙，马艳梅，崔军燕，李子郯，王涛，杨红新，
申请(专利权)人：锂白新材料科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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