正极材料、正极浆料、正极片及电池制造技术

本发明专利技术提供了一种正极材料，包括团聚体形式的第一磷酸锰铁锂材料，团聚体和/或类单晶形式的第二磷酸锰铁锂材料和第三磷酸锰铁锂材料，类单晶形式的第四磷酸锰铁锂材料和第五磷酸锰铁锂材料；且第一至第五磷酸锰铁锂材料的颗粒数量比为(0.8

【技术实现步骤摘要】
正极材料、正极浆料、正极片及电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种正极材料、正极浆料、正极片及电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池的正极材料对电池的性能至关重要。动力电池普通采用的正极材料有三元材料、磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂材料，其中，磷酸锰铁锂(简称LMFP)的安全性和循环性高于三元材料，且LMFP的电位远高于磷酸铁锂的3.4V，可有望提升电池的能量密度，因此，安全性更高、能量密度更高的磷酸锰铁锂材料逐渐成为动力电池的主流正极材料。
[0003]目前市场上常见的LMFP的产品形式主要有类单晶和团聚体两种，其中，类单晶材料是由一个或者少数个(不超过5个)一次颗粒构成，内部晶界极少；团聚体材料由很多个一次颗粒团聚形成的二次颗粒材料，内部晶界很多。类单晶LMFP材料的一次颗粒较大，使得该类材料在电池循环过程中的溶锰程度较低，但在同样金属比例下其容量发挥偏低；而团聚体的一次颗粒较小，比表面积大，该类材料的容量发挥较好，但团聚体材料在压片过程中容易压碎，造成该类材料的新鲜表面暴露在电解液中，进而导致在电池循环中发生较严重的溶锰现象，劣化循环性能。此外，目前，由类单晶和/或团聚体形式的LMFP材料制得的极片的压实密度也较低。因此，有必要提供一种全新的LMFP产品，以使极片具有较高压实密度，使电池可以兼顾高容量、高循环稳定性、低溶锰量等性能。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请第一方面提供了一种含5种D50粒径依次减小的LMFP材料的正极材料，并通过5种材料的形貌、颗粒数量比、具体D50大小的进一步控制，可使采用该正极材料的极片可以具有较高的压实密度，采用该正极材料的电池可以兼顾高容量、低溶锰量、高循环稳定性等性能。
[0005]具体地，第一方面，本申请提供了一种正极材料，所述正极材料包括颗粒数量比为(0.8-1.2):(0.8-1.2):(1.6-2.4):(6.4-9.6):(6.4-9.6)的第一磷酸锰铁锂材料、第二磷酸锰铁锂材料、第三磷酸锰铁锂材料、第四磷酸锰铁锂材料和第五磷酸锰铁锂材料；其中，所述第一磷酸锰铁锂材料为团聚体，所述第四磷酸锰铁锂材料和第五磷酸锰铁锂材料均为类单晶，所述第二磷酸锰铁锂材料和第三磷酸锰铁锂材料分别为团聚体和/或类单晶，且满足以下粒径关系：
[0006]D
505
<D
504
<D
503
<D
502
<D
501
，且D
502
＝aD
501
，D
503
＝bD
501
，D
504
＝cD
501
，D
505
＝dD
501
，5μm≤D
501
≤15μm；
[0007]其中，所述D
501
至D
505
依次表示所述第一磷酸锰铁锂材料至所述第五磷酸锰铁锂材料的粒径D50的值，单位均为μm；所述a的取值范围为0.35-0.5，所述b的取值范围为0.2-0.27，所述c的取值范围是0.17-0.18，所述d的取值范围是0.15-0.16。
[0008]第二方面，本申请提供了一种正极浆料，所述正极浆料包括本申请第一方面所述的正极材料，以及导电剂和溶剂。
[0009]第三方面，本申请提供了一种正极片，所述正极片包括集流体和设置在所述集流体上的正极材料层，所述正极材料层包括本申请第一方面所述的正极材料，或者通过本申请第二方面所述的正极浆料涂覆而成。
[0010]第四方面，本申请提供了一种电池，所述电池包括本申请第三方面所述的正极片。
[0011]本专利技术的有益效果包括：本专利技术提供的正极材料中含有的5种磷酸锰铁锂材料在满足上述特定D50粒径关系、上述特定形貌要求及特定颗粒数量比要求时，可使由该正极材料制得的正极浆料的粘度、稳定性较好，由该正极材料制得的正极片的压实密度较大，由该正极材料制得的电池同时具有较高的容量、较高的循环稳定性、较低的溶锰量等优异电性能。
具体实施方式
[0012]以下所述是本专利技术的示例性实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。
[0013]本专利技术实施例提供了一种正极材料，该正极材料包括颗粒数量比为(0.8-1.2):(0.8-1.2):(1.6-2.4):(6.4-9.6):(6.4-9.6)的第一磷酸锰铁锂材料、第二磷酸锰铁锂材料、第三磷酸锰铁锂材料、第四磷酸锰铁锂材料和第五磷酸锰铁锂材料；其中，第一磷酸锰铁锂材料为团聚体，第四磷酸锰铁锂材料和第五磷酸锰铁锂材料均为类单晶，第二磷酸锰铁锂材料和第三磷酸锰铁锂材料分别为团聚体和/或类单晶，且满足以下粒径关系：
[0014]D
505
<D
504
<D
503
<D
502
<D
501
，且D
502
＝aD
501
，D
503
＝bD
501
，D
504
＝cD
501
，D
505
＝dD
501
，5μm≤D
501
≤15μm；
[0015]其中，D
501
至D
505
依次表示所述第一磷酸锰铁锂材料至所述第五磷酸锰铁锂材料的粒径D50的值，单位均为μm；a的取值范围为0.35-0.5，b的取值范围为0.2-0.27，c的取值范围是0.17-0.18，d的取值范围是0.15-0.16。
[0016]本申请中，可将上述D
501
至D
505
依次看成各自的二次颗粒的粒径(若LMFP类单晶材料由一个一次颗粒构成，也可将其看成“二次颗粒”)。不同形貌、不同粒径D50值的LMFP材料影响锂离子在其中的扩散路径的长短及溶Mn量、循环稳定性等。团聚体形式的第一磷酸锰铁锂材料，其晶界较多，锂离子在其中的扩散所要攻克的能垒大，但组成其的一次颗粒粒径较小，锂离子在其中的扩散路径短，而类单晶形式的第四及第五磷酸锰铁锂材料的一次颗粒粒径大，锂离子在其中的扩散路径长，但晶界较少，扩散能垒小，因此，在上述形貌要求及D50粒径要求的综合作用下，可使上述5种磷酸锰铁锂材料的充放电能力基本一致。
[0017]本申请中，若第一磷酸锰铁锂材料的D
501
过小，即使在上述多种不同尺寸的颗粒搭配下，极片的压实密度依然会较低；同时若该材料的D
501
过小，其一次颗粒粒径更低，该材料的比表面积会增加，进而增加其与电解液之间的副反应，该材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括颗粒数量比为(0.8-1.2):(0.8-1.2):(1.6-2.4):(6.4-9.6):(6.4-9.6)的第一磷酸锰铁锂材料、第二磷酸锰铁锂材料、第三磷酸锰铁锂材料、第四磷酸锰铁锂材料和第五磷酸锰铁锂材料；其中，所述第一磷酸锰铁锂材料为团聚体，所述第四磷酸锰铁锂材料和第五磷酸锰铁锂材料均为类单晶，所述第二磷酸锰铁锂材料和第三磷酸锰铁锂材料分别为团聚体和/或类单晶，且满足以下粒径关系：D
505
<D
504
<D
503
<D
502
<D
501
，且D
502
＝aD
501
，D
503
＝bD
501
，D
504
＝cD
501
，D
505
＝dD
501
，5μm≤D
501
≤15μm；其中，所述D
501
至D
505
依次表示所述第一磷酸锰铁锂材料至所述第五磷酸锰铁锂材料的粒径D50的值，单位均为μm；所述a的取值范围为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娜，庄明昊，郝嵘，潘仪，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：