[发明专利]磷酸锂锰铁系颗粒及磷酸锂锰铁系粉体

说明书

一种磷酸锂锰铁系粉体，包括多个磷酸锂锰铁系颗粒。每一磷酸锂锰铁系颗粒包含核部及壳部。核部包括多个结合在一起并具有第一平均粒径的第一磷酸锂锰铁系纳米粒子。壳部包括多个结合在一起并具有第二平均粒径的第二磷酸锂锰铁系纳米粒子，第二平均粒径大于第一平均粒径。依序进行300至450℃的初步烧结处理、大于450至600℃的中间烧结处理，及大于600至800℃的最后烧结处理，可制得上述的磷酸锂锰铁系粉体。以磷酸锂锰铁系粉体做为锂电池的阴极材料，能使锂电池兼具高的能量密度，以及良好的高温充放电循环稳定性及热稳定性。

技术领域

本发明是涉及一种适用于做为锂电池阴极材料的磷酸锂锰铁系粉体及其制备方法，特别是涉及一种包括多个核壳形的磷酸锂锰铁系颗粒的磷酸锂锰铁系粉体，以及所述磷酸锂锰铁系粉体制备方法。

背景技术

目前用于做为锂电池阴极材料(或称正极材料)的磷酸锂锰铁系粉体尚未能达到大量商品化的阶段，主要是因磷酸锂锰铁系粉体本身的导电度偏低，造成如何兼顾锂电池的高能量密度与热稳定性成为最关键的问题。早期的技术通过制备具有较低比表面积的磷酸锂锰铁系粉体，其一次粒子(primary particle)的平均粒径约大于300nm，能使得锂电池的热稳定性以及充放电循环稳定性符合市场需求，但由于磷酸锂锰铁系粉体本质导电性偏低，所以锂电池在能量密度及大电流时的放电能力的表现仍然不理想。因此为了改善磷酸锂锰铁系粉体的电化学特性，少数技术通过改善合成方法，制备出一次粒子的平均粒径小于100nm的磷酸锂锰铁系粉体，借着缩短磷酸锂锰铁系粉体电子传导的距离，提升磷酸锂锰铁系粉体的导电性，此方式虽能有效改善锂电池的电容量及放电性能，达到较高的能量密度，但磷酸锂锰铁系颗粒纳米化后相对会增加磷酸锂锰铁系粉体的比表面积，导致锂电池的阴极与电解液反应面积增加，使锂电池的高温时充放电循环稳定性及热稳定性变差。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种适用于做为锂电池阴极材料的磷酸锂锰铁系颗粒。

本发明磷酸锂锰铁系颗粒，适用于做为锂电池的阴极材料，所述磷酸锂锰铁系颗粒包含：

一核部，包括多个第一磷酸锂锰铁系纳米粒子，所述第一磷酸锂锰铁系纳米粒子是结合在一起并具有一第一平均粒径；及

一壳部，包覆所述核部，且包括多个第二磷酸锂锰铁系纳米粒子，所述第二磷酸锂锰铁系纳米粒子是结合在一起并具有一第二平均粒径，且所述第二平均粒径大于所述第一平均粒径。

本发明磷酸锂锰铁系颗粒，所述第一磷酸锂锰铁系纳米粒子的第一平均粒径的范围为30至150nm。

本发明磷酸锂锰铁系颗粒，所述第二磷酸锂锰铁系纳米粒子的第二平均粒径的范围为150至400nm。

本发明磷酸锂锰铁系颗粒，所述核部的所述第一磷酸锂锰铁系纳米粒子的化学计量组成与所述壳部的所述第二磷酸锂锰铁系纳米粒子的化学计量组成相同。

本发明磷酸锂锰铁系颗粒，所述第一磷酸锂锰铁系纳米粒子及所述第二磷酸锂锰铁系纳米粒子的化学计量组成为Li_xMn_1-y-zFe_yM_zPO₄，且0.9≦x≦1.2，0.1≦y≦0.4，0≦z≦0.1，且0.1≦y+z≦0.4的条件，其中，M是选自于镁、钙、锶、钴、钛、锆、镍、铬、锌、铝或上述的一组合。

本发明磷酸锂锰铁系颗粒，所述第一磷酸锂锰铁系纳米粒子是通过烧结结合在一起，以及所述第二磷酸锂锰铁系纳米粒子是通过烧结结合在一起。

本发明的第二目的在于提供一种适用于做为锂电池阴极材料的磷酸锂锰铁系粉体。

本发明磷酸锂锰铁系粉体，包括多个如上所述的磷酸锂锰铁系颗粒。

本发明磷酸锂锰铁系粉体，所述磷酸锂锰铁系颗粒的平均粒径范围为0.6至20μm。