[发明专利]正极活性物质的制备方法及正极活性物质以及正极和电池

说明书

技术领域

本发明是关于一种正极活性物质的制备方法及由该制备方法制得的正极活性物质以及包括该正极活性物质的正极和包括该正极的电池，尤其是关于一种锂二次电池的正极活性物质的制备方法及由该制备方法制得的正极活性物质以及包括该正极活性物质的正极和包括该正极的电池。

背景技术

锂二次电池因其具有比能量大、自放电小、循环寿命长、重量轻和环境友好等优点而成为便携式电子产品的理想电源，也是未来电动汽车和混合电动汽车的首选电源。因此锂二次电池及其相关材料已经成为世界各国科研人员的研究热点之一。其中正极活性物质由于价格偏高比容量偏低而成为制约锂二次电池被大规模应用的瓶颈。目前无机金属化合物材料已经由第一代的金属硫化物，发展到第二代的金属氧化物，但是上述两类作为正极活性物质的材料各自具有一些难以克服的缺点，如比容量偏低、价格较高、循环性能不十分理想以及安全隐患因素比较突出等。聚阴离子型化合物作为锂二次电池正极活性物质具有良好的性能，极有可能被推动为第三代锂二次电池正极活性物质。

聚阴离子型化合物是一系列含有四面体或者八面体阴离子结构单元(XO_m)^n-(X＝P、S、As、Mo和W)的化合物的总称。这些结构单元通过强共价键连成三维网络结构并形成更高配位的由其它金属离子占据的空隙，使得聚阴离子型化合物材料具有和金属化合物材料不同的晶相结构以及由结构决定的各种突出的性能。目前报道比较多的是具有橄榄石和NASICON两种结构类型的聚阴离子型材料。该系列材料有两个突出优点：第一，材料的晶体框架结构稳定，能进行大量锂二次脱嵌，这一点与第二代的金属氧化物有较大的不同；第二，易于调变材料的放电电位平台。但是，聚阴离子型材料的缺点是导电率比较低，从而使得由聚阴离子型材料制得的电池的质量比容量较低、循环性能较差。目前对材料改性的方法大都是对材料进行碳包覆或者掺杂高价金属等方法来改善其电子电导率，但改善效果都不太理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的正极活性物质的制备方法及由该制备方法制得的正极活性物质以及包括该正极活性物质的正极和包括该正极的电池，该方法制得的正极活性物质制成的电池的质量比容量和循环性能均较好。

本发明提供了一种正极活性物质的制备方法，其中，该制备方法包括将一种混合物烧结，该混合物含有原料一和原料二，所述原料一含有锂源、铁源和磷源，所述原料二为通式A_aM_bN_cO_d表示的化合物中的一种或几种，A、M、N两两不同，各自为II A、HIA、IVA、V A、I B、II B、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB或VIII族金属元素，0≤a≤6、0≤b≤6、0＜c≤6、0＜d≤12，且a、b不同时为0；所述锂源为能够与铁源、磷源烧结得到磷酸亚铁锂的含锂物质，所述烧结的条件使制得的正极活性物质中含有磷酸亚铁锂晶体。

本发明还提供了一种由上述制备方法制得的正极活性物质。

本发明还提供了一种正极，该正极包括正极集流体以及涂覆和/或填充在该正极集流体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物质和粘合剂，其中，所述正极活性物质为本发明提供的正极活性物质。

本发明还提供了一种锂二次电池，该锂二次电池包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，其中，所述正极为本发明提供的正极。

从本发明表1中的数据可以看出，本发明提供的方法制得的正极活性物质的电子电导率可以达到0.175-1.8S/cm之高。另外，从本发明表2中的数据可以看出，由本发明提供的的方法制得的正极活性物质而制成的电池A1-A6的0.5C的初始放电质量比容量在123毫安时/克以上，电池循环500次后的容量维持率在95％以上，由此说明了由本发明提供的方法制得的正极活性物质制成的电池的质量比容量和循环性能均较好。

附图说明

图1为实施例1制备的正极活性物质的XRD衍射图；

图2为实施例2制备的正极活性物质的XRD衍射图；

图3为实施例3制备的正极活性物质的XRD衍射图；

图4为实施例5制备的正极活性物质的XRD衍射图；

图5为实施例6制备的正极活性物质的XRD衍射图。

具体实施方式