磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料、锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料、锂离子电池及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域，所述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，包括532型三元材料50～65质量份和磷酸铁锂30～50质量份，该正极活性材料具有能量密度高、放电容量大和电压范围宽的优点。所述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料可以广泛应用于锂离子电池的制备。

Lithium iron phosphate doped three electrode positive active material, lithium ion battery and preparation method thereof

The invention provides a lithium iron phosphate doped ternary cathode active material, a lithium ion battery and a preparation method thereof, relating to the technical field of lithium ion batteries. The lithium iron phosphate doped ternary cathode active material comprises a 532 ternary material of 50-65 parts and a lithium iron phosphate of 30-50 parts, and the cathode active material has energy. The advantages of high density, large discharge capacity and wide voltage range. The lithium iron phosphate doped three element cathode active material can be widely used in the preparation of lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料、锂离子电池及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料、锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池系一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长和能量密度大的优点。随着锂电池技术的不断更新和发展，其质轻、高容、长寿命的优点逐渐得到消费者的青睐。锂电池市场已经由手机扩展到相机、DVD、航膜、玩具等多种领域。近年来，锂离子电池由于具有电压高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。现有的锂离子电池主要包括三元平台和磷酸铁锂平台，然而现有三元电池放电范围4.2～2.75V，磷酸铁锂电池平台电压为3.65～2.0V，电池放电电压范围较窄，放电容量较低，无法满足对电压范围和放电容量要求高的领域进行应用。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，该正极活性材料具有能量密度高、放电容量大和电压范围宽的优点。本专利技术的第二目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，因此具有能量密度高、放电容量大和电压范围宽的优点。本专利技术的第三目的在于提供一种锂离子电池的制备方法，该方法工艺简单、科学合理，制备得到的锂离子电池具有能量密度高、放电容量大和电压范围宽的优点。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供的一种磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，包括532型三元材料50～65质量份和磷酸铁锂30～50质量份；所述532型三元材料，其化学式为LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2。进一步的，所述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，包括532型三元材料55～60质量份和磷酸铁锂35～45质量份。更进一步的，所述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，包括532型三元材料57～58质量份和磷酸铁锂38～39质量份；优选的，包括所述532型三元材料57.48质量份和磷酸铁锂38.32质量份。进一步的，所述532型三元材料为LMO+NCM532复合三元材料。本专利技术提供的一种锂离子电池，包括正极材料，所述正极材料包括上述的磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料。进一步的，所述正极材料还包括正极导电剂和正极粘结剂，所述正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为95～97：1～3：1～3；优选为95～96：1～2：1～2；优选地，正极导电剂包括导电碳黑；优选地，正极粘结剂包括PVDF。进一步的，所述锂离子电池还包括负极材料，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂，所述负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂的质量比为94～96：0.5～2：1～4，优选为94～95：0.5～1：1～2。更进一步的，所述负极活性材料包括天然石墨、人造石墨、软碳或硬碳中的至少一种。更进一步的，所述负极导电剂包括导电碳黑；优选地，负极粘结剂包括增稠剂和粘结剂；更优选地，所述增稠剂为CMC，所述粘结剂为SBR，所述CMC和SBR的质量比为0.8：1。本专利技术提供的一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：(a)分别将包含所述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料的正极材料和负极材料涂覆于正极集流体和负极集流体的两侧，然后进行干燥和压实，形成正极片和负极片；(b)将正极片和负极片按所需尺寸组装成电芯；(c)将电芯进行铝塑膜包膜，然后向包膜内注入电解液，再封口即得所述锂离子电池。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料包括532型三元材料和磷酸铁锂，采用磷酸铁锂掺杂532型三元材料，有效弥补了现有三元电池放电范围4.2～2.75V，磷酸铁锂电池平台电压为3.65～2.0V，电池放电电压范围较窄，放电容量较低，无法满足对电压范围和放电容量要求高的领域进行应用的问题，提高了正极活性材料的能量密度和放电容量，同时降低了成本，更加适合商业化生产和应用。本专利技术提供的锂离子电池包括正极材料，该正极材料包括上述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，因此具有能量密度高、放电容量大和电压范围宽的优点。本专利技术提供的上述锂离子电池的制备方法工艺简单、科学合理，制备得到的锂离子电池具有能量密度高、放电容量大和电压范围宽的优点。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的一个方面，一种磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，包括532型三元材料50～65质量份和磷酸铁锂30～50质量份；所述532型三元材料，其化学式为LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2。本专利技术提供的磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料包括532型三元材料和磷酸铁锂，采用磷酸铁锂掺杂532型三元材料，有效弥补了现有三元电池放电范围4.2～2.75V，磷酸铁锂电池平台电压为3.65～2.0V，电池放电电压范围较窄，放电容量较低，无法满足对电压范围和放电容量要求高的领域进行应用的问题，提高了正极活性材料的能量密度和放电容量，同时降低了成本，更加适合商业化生产和应用。NCM三元材料中，镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)三种元素对材料的影响不同，一般来说，Ni元素含量越高，材料的克容量越高，但是Ni含量过高则材料的循环性能和热稳定性将会下降；Co元素含量越高，整个正极活性材料体系电导率越高，材料的层状结构越好，但是Co含量过高就会增加三元材料的制备成本，同时材料的热稳定性也会下降；Mn含量越高，材料的循环性能越好，热稳定性越高，但Mn元素过高，将导致材料容量降低，并最终会转化为不稳定性的Mn3+，影响材料的循环性能。综合考虑以上情况，本专利技术限定了上述Ni、Co、Mn的比值，特别选用了532型三元材料，该材料各元素在制得的单晶结构的正极活性物质中充分发挥各自的作用，提高正极活性材料的稳定性，使正极活性材料具有较好的循环性能，进而使得最终制得的锂离子电池具有优异的电化学性能。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，包括532型三元材料55～60质量份和磷酸铁锂35～45质量份。在上述优选实施方式中，所述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，包括532型三元材料57～58质量份和磷酸铁锂38～39质量份；优选的，包括所述532型三元材料57.48质量份和磷酸铁锂38.32质量份。本专利技术中，上述532型三元材料和磷酸铁锂的质量份数在上述优选的范围内时，正极活性材料的性能更加优异，各性能之间的平衡性更好，因而能够使锂离子电池的综合性能更加优异，实际应用效果更好。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述532型三元材料为LMO+NCM532复合三元材料。本专利技术中，上述磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料主要是将532型三元材料和磷酸铁锂按比例混合均匀即可，混合方式采用现有的任意一种混合方式即可，本专利技术对此并不作特别限制。另外，532型三元材料和磷酸铁锂采用现有的制备方法自行进行制备均可，本专利技术对此不作特别限制。根据本专利技术的一个方面，一种锂离子电池，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，其特征在于，包括532型三元材料50～65质量份和磷酸铁锂30～50质量份；所述532型三元材料，其化学式为LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，其特征在于，包括532型三元材料50～65质量份和磷酸铁锂30～50质量份；所述532型三元材料，其化学式为LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，其特征在于，包括532型三元材料55～60质量份和磷酸铁锂35～45质量份。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，其特征在于，包括532型三元材料57～58质量份和磷酸铁锂38～39质量份；优选的，包括所述532型三元材料57.48质量份和磷酸铁锂38.32质量份。4.根据权利要求1～3任一项所述的磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料，其特征在于，所述532型三元材料为LMO+NCM532复合三元材料。5.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极材料，所述正极材料包括权利要求1～4任一项所述的磷酸铁锂掺杂三元正极活性材料。6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料还包括正极导电剂和正极粘结剂，所述正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为95～97：1～3：1～3；优选为95～96：1～2：1～2；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冬梅，郭伟，魏彦聪，栗瑞芹，吴丛笑，张景舒，
申请(专利权)人：北京国能电池科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11