【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池正极活性材料，具体涉及一种正极活性材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池因具有较高的安全性能、良好的循环稳定性能、较高的能量密度的特性而得到广泛关注，并且正逐步被开发为电动车、混合动力车的车用蓄电池，前景十分广阔。锂离子电池中，正极活性材料是最重要的组成部分，也是决定锂离子电池性能的关键。磷酸锰锂正极活性材料具有较高电压、空气中稳定、安全性好，环境友好，原料来源广泛等特点，极具前景，成为当今研究的重点。
2、但是，目前合成的磷酸锰锂的正极活性材料容量和倍率性能都不高，主要原因是磷酸锰锂的导电性能较差，电子在磷酸锰锂正极活性材料中发生跃迁的能隙达到2ev，与磷酸铁锂相比，磷酸锰锂的电导率只有磷酸铁锂的千分之一，导致磷酸锰锂材料的充放电容量及倍率性能较差。
3、同时，在充放电过程中，锰系材料的姜-泰勒效应导致了磷酸锰锂晶体结构的不稳定、锰易发生溶出，使其在充放电过程中发生结构恶化和容量损失，因此循环性能也较差。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种正极活性材料，以解决磷酸锰锂材料的充放电容量和倍率性能较差、以及姜-泰勒效应导致的循环性能差的问题。
2、本专利技术提供了一种正极活性材料的制备方法，用以制得上述正极活性材料，且该方法简单，可操作性高。
3、本专利技术提供了一种正极片，具有良好的电化学性能。
4、本专利技术还提供了一种电池，具有良好的长期电性能。
5、一方面，本专利技术
6、所述包覆层包括碳单质和磷酸钒锂；
7、所述正极活性材料的比容量不低于145mah/g，首次库伦效率不低于95％。
8、进一步地，所述包覆层中，碳元素和钒元素的摩尔比为(1:4)-(2:1)。
9、进一步地，所述磷酸锰锂内核的中值粒径d50为0.1-0.8μm，所述正极活性材料的中值粒径d50为0.1-0.6μm。
10、进一步地，所述包覆层的厚度为3-8nm。
11、一方面，本专利技术提供一种上述的正极活性材料的制备方法，包括以下步骤：
12、1)对包括锰源、磷源、锂源和表面活性剂的第一原料体系进行一次球磨处理，然后依次进行喷雾干燥和一次焙烧处理，得到磷酸锰锂颗粒；
13、2)对包括锂源、磷源、钒源和碳源的第二原料体系进行二次球磨处理，得到包覆材料；
14、3)向所述包覆材料中加入所述磷酸锰锂颗粒，进行三次球磨处理，然后依次进行喷雾干燥和二次焙烧处理，得到正极活性材料。
15、进一步地，所述一次焙烧处理的焙烧气氛为氧化性气氛，焙烧温度为300-800℃，焙烧时间2-12h；和/或，
16、所述二次焙烧处理的焙烧气氛为惰性气氛，焙烧温度为600-800℃，焙烧时间为3-12h。
17、进一步地，步骤1)中，所述表面活性剂在所述第一原料体系中的质量百分含量为0.5％-5％，所述锰源、所述磷源与所述锂源的摩尔比为(0.95～1.05)：(0.95～1.05)：(0.95～1.15)；和/或，
18、步骤2)中，所述碳源在所述第二原料体系中的质量百分含量为0.5％-5％，所述锂源、所述钒源与所述磷源的摩尔比为(0.01-0.31)：(0.01-0.1)：(0.01-0.31)。
19、进一步地，所述磷酸锰锂内核的中值粒径d50为0.1-0.8μm，所述包覆材料的中值粒径d50为0.1-0.3μm，所述正极活性材料的中值粒径d50为0.1-0.6μm。
20、另一方面，本专利技术提供一种正极片，包括上述的正极活性材料或采用上述的制备方法制得的正极活性材料。
21、再一方面，本专利技术提供一种电池，包括上述的正极活性材料或者上述的正极片。
22、本专利技术提供了一种正极活性材料，包括磷酸锰锂内核和包覆在磷酸锰锂内核至少部分表面的包覆层，包覆层包括碳单质和磷酸钒锂，其中，正极活性材料的比容量不低于145mah/g，首次库伦效率不低于95％，因此，该正极活性材料的放电容量、倍率性能以及循环性能表现突出。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种正极活性材料，其特征在于，包括磷酸锰锂内核和包覆在所述磷酸锰锂内核至少部分表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述包覆层中，碳元素和钒元素的摩尔比为(1:4)-(2:1)。
3.根据权利要求1或2任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述磷酸锰锂内核的中值粒径D50为0.1-0.8μm，所述正极活性材料的中值粒径D50为0.1-0.6μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为3-8nm。
5.一种权利要求1-4任一项所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述一次焙烧处理的焙烧气氛为氧化性气氛，焙烧温度为300-800℃，焙烧时间2-12h；和/或，
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述表面活性剂在所述第一原料体系中的质量百分含量为0.5％-5％，所述锰源、所述磷源与所述锂源的摩尔比为(0.95～1.05)：(0.95～1.05)：(0
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰锂内核的中值粒径D50为0.1-0.8μm，所述包覆材料的中值粒径D50为0.1-0.3μm，所述正极活性材料的中值粒径D50为0.1-0.6μm。
9.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的正极活性材料或采用权利要求6-8任一项所述的制备方法制得的正极活性材料。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的正极活性材料或者权利要求9所述的正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，包括磷酸锰锂内核和包覆在所述磷酸锰锂内核至少部分表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述包覆层中，碳元素和钒元素的摩尔比为(1:4)-(2:1)。
3.根据权利要求1或2任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述磷酸锰锂内核的中值粒径d50为0.1-0.8μm，所述正极活性材料的中值粒径d50为0.1-0.6μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为3-8nm。
5.一种权利要求1-4任一项所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述一次焙烧处理的焙烧气氛为氧化性气氛，焙烧温度为300-800℃，焙烧时间2-12h；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，赵肃莹，孔德香，苑永，李积刚，
申请(专利权)人：天津容百斯科兰德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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