一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极与锂电池技术

本发明专利技术公开了一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法和正极与锂电池。其中，该磷酸锰铁锂类材料具有LiMn

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极与锂电池
本专利技术涉及正极材料的制备领域，具体地，本专利技术涉及一种磷酸锰铁锂类材料，本专利技术还涉及一种磷酸锰铁锂类材料的制备方法，本专利技术还进一步涉及一种包括前述磷酸锰铁锂类材料的电池浆料，本专利技术还更进一步涉及一种包括前述磷酸锰铁锂类材料的正极，以及包括该正极的锂电池。
技术介绍
锂离子二次电池是新型绿色高能可充电电池，其具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携电动工具、电子仪表、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景，目前已成为世界各国竞相研究开发的重点。正极材料是锂离子电池的一个很重要组成部分，在锂离子电池充放电过程中，不仅要提供在正负嵌锂化合物中往复嵌/脱所需要的锂，而且还要提供负极材料表面形成SEI膜所需要的锂，因此，研究和开发高性能的正极材料是锂离子电池发展的关键所在。在锂离子电池正极材料中，磷酸锰铁锂类材料在综合性能上表现最优，被认为是较为理想的锂离子二次动力电池正极材料。目前，这种磷酸盐材料主要是采用高温固相法制备而成，这种高温固相法通常包括先研磨形成含有一次颗粒的浆料，然后再对含有一次颗粒的浆料进行干燥、烧结以形成磷酸锰铁锂类材料的步骤。为了进一步优化所制备的磷酸盐材料的品质，研发人员还在不断地对磷酸盐材料的制备方法进行改进。例如，在中国专利CN201210087676.X中披露了一种高密度球形磷酸铁锂的制备方法，具体步骤如下：采用锂化合物、铁化合物、磷酸盐、掺杂的金属化合物和碳黑为原料，加入球磨机中湿混；喷雾干燥后置于以N2作为保护气体的焙烧炉中进行预烧；然后加入粘结剂聚乙烯醇再次进行湿混，喷雾干燥后置于以N2作为保护气体的焙烧炉进行二次焙烧，以制备形成磷酸铁锂类材料。在现有技术中虽然提供了多种这种磷酸锰铁锂类材料的制备方法，也给出了基于不同制备方法所获得的多种磷酸锰铁锂类材料。然而，为了适应于社会发展对于电池材料的续航时间，或者高温容量保持率的要求，还需要进一步对这种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法进行进一步的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极材料与锂电池，以提供一种粒径较小，且内聚力较小的磷酸锰铁锂类材料，进而提高包括由这种磷酸锰铁锂材料制作的正极材料的锂电池的体积比容量，进而提高电池的待机时间。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种磷酸锰铁锂类材料，该磷酸锰铁锂类材料具有LiMnxFe1-x-yMyPO4/C结构，其中0≤x≤1，0≤y≤1，M为除Mn和Fe外的过渡金属元素，所述磷酸锰铁锂类材料的粒径D50为0.5-1.0μm，D90为1.0-5.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.5kPa。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种磷酸锰铁锂类材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将锂源、可选的锰源、可选的铁源，以及可选的M源、磷源和碳源按比例进行研磨混合，得到含有一次颗粒的浆料；将所述含有一次颗粒的浆料依次通过压力为P1的第一腔室和压力为P2的第二腔室，得到细化浆料，其中，P1≥4000Psi，且P1是P2的3倍以上；将所述细化浆料依次通过干燥和烧结处理，获得二次颗粒，即所述磷酸锰铁锂类材料。根据本专利技术的第三个方面，提供了一种磷酸锰铁锂类材料，该磷酸锰铁锂类材料是由上述制备方法制备而成。根据本专利技术的第四个方面，提供了一种电池浆料，该电池浆料包括磷酸锰铁锂类材料和溶剂，该磷酸锰铁锂类材料为本专利技术上述磷酸锰铁锂类材料。根据本专利技术的第五个方面，提供了一种正极，该正极包括集流体和设置在所述集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括本专利技术磷酸锰铁锂类材料。根据本专利技术的第六个方面，提供了一种锂电池，所述锂电池内部装有正极，该正极为本专利技术上述正极。本专利技术所提供的磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极材料与锂电池，其中磷酸锰铁锂类材料的粒径较小(粒径D50为0.5-1.0μm，D90为1.0-5.0μm)，内聚力也较小(Cohesive≤1.5kPa)。采用由这种磷酸锰铁锂类材料制备的正极材料有利于提高锂电池的体积比容量，进而提高电池的续航时间。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施例1所制备的磷酸锰铁锂类材料的2.00μm扫描电镜(SEM)图谱；图2示出了根据对比例1所制备的磷酸锰铁锂类材料的2.00μm扫描电镜(SEM)图谱。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。正如
技术介绍
部分所指出的，为了适应于社会需求，还需进一步提高电池的体积比容量，进而延长电池待机时间。为此，本专利技术的专利技术人提供了一种新型的磷酸锰铁锂类材料，该磷酸锰铁锂类材料具有LiMnxFe1-x-yMyPO4/C结构，其中0≤x≤1(优选0.5≤x≤1)，0≤y≤1(优选0≤y≤0.5)，M为除Mn和Fe外的过渡金属元素(优选M为Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种)，所述磷酸锰铁锂类材料的粒径D50为0.5-1.0μm，D90为1.0-5.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.5kPa。上述磷酸锰铁锂类材料具有LiMnxFe1-x-yMyPO4/C结构是指具有碳包覆LiMnxFe1-x-yMyPO4颗粒的结构。本专利技术上述磷酸锰铁锂类材料的粒径较小(粒径D50为0.5-1.0μm，D90为1.0-5.0μm)，内聚力也较小(Cohesive≤1.5kPa)。采用由这种磷酸锰铁锂类材料制备正极，有利于提高包括该正极的锂电池的体积比容量，进而提高电池的续航时间。在本专利技术中其中粒径D50和D90为体积平均粒径，其是通过将待测粉体分散在水中，然后超声震荡后，用激光粒度仪进行粒度测试获得。在本专利技术磷酸锰铁锂类材料中，对于磷酸锰铁锂类材料的比表面积、压实密度以及磁感应强度并没有特殊要求，只要磷酸锰铁锂类材料的粒径D50为0.5-1.0μm，D90为1.0-5.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.5kPa就能够相应提高锂电池的体积比容量。然而，为了进一步优化提高锂电池的体积比容量或高温容量保持率，优选所述磷酸锰铁锂类材料满足如下要求：优选地，所述磷酸锰铁锂类材料的粒径D50为0.5-0.8μm，D90为1.0-3.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.2kPa。将所述磷酸锰铁锂类材料的粒径和内聚力优化在该范围内有利于提高材料的压实密度。优选地，所述磷酸锰铁锂类材料的比表面积S为12m2/g≤S≤28m2/g，优选为15m2/g≤S≤25m2/g。将所述磷酸锰铁锂类材料的比表面积优化在上述范围内有利于在不影响材料压实性能的情况下，提升材料表面活性。优选地，所述磷酸锰铁锂类材料的压实密度为2.0g/cm3-2.68g/cm3，优选为2.2g/cm3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸锰铁锂类材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂类材料具有LiMn

【技术特征摘要】
1.一种磷酸锰铁锂类材料，其特征在于，所述磷酸锰铁锂类材料具有LiMnxFe1-x-yMyPO4/C结构，其中0≤x≤1，0≤y≤1，M为除Mn和Fe外的过渡金属元素，所述磷酸锰铁锂类材料的粒径D50为0.5-1.0μm，D90为1.0-5.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.5kPa。2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂类材料，其中，所述磷酸锰铁锂类材料的粒径D50为0.5-0.8μm，D90为1.0-3.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.2kPa。3.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂类材料，其中，所述磷酸锰铁锂类材料的比表面积S为12m2/g≤S≤28m2/g，优选为15m2/g≤S≤25m2/g。4.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂类材料，其中，所述磷酸锰铁锂类材料的压实密度为2.0g/cm3-2.68g/cm3，优选为2.2g/cm3-2.55g/cm3。5.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂类材料，其中，所述磷酸锰铁锂类材料的磁感应强度为800-1100ppm，优选为950-1050ppm。6.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂类材料，其中，所述磷酸锰铁锂类材料中碳元素的含量为磷酸锰铁锂类材料总量的0.5-3.5wt％。7.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂类材料，其中，所述M为Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种。8.一种磷酸锰铁锂类材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将锂源、任选的锰源、任选的铁源，以及任选的M源、磷源和碳源按比例进行研磨混合，得到含有一次颗粒的浆料；将所述含有一次颗粒的浆料依次通过压力为P1的第一腔室和压力为P2的第二腔室，得到细化浆料，其中，P1≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐茶清，肖峰，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44