[发明专利]用于电池的正极材料、电池正极、电池以及正极材料的制备方法

说明书

本申请涉及一种用于电池的正极材料，包括：化学式为Li_6+aCo_1‑xFe_xO_4‑b的材料，其中0x≤0.6，‑0.2≤a≤0.2，‑0.2≤b≤0.2，中值粒径D50在5μm至30μm之间。该锂离子电池用正极材料表现为与Li₆CoO₄一致的单一均相。通过对材料合成过程中引入高比例的铁元素，显著的降低了材料的成本。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种用于电池的正极材料、电池正极、电池以及正极材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，锂离子电池受到了人们的广泛关注并大量应用于消费类、动力类电子领域。而随着下游产业技术的进步，人们对锂离子电池的要求越来越高。现如今，市场广泛应用的锂离子电池能量密度较低，极大的限制了消费类电子产品及电动汽车的续航。作为锂离子电池的重要组成部分，正负极材料是提高电池能量密度的关键。负极材料之前主要采用的是天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳等类石墨负极材料，其容量已经非常接近其理论容量(372mAh/g)的上限。而近些年负极研究的热点，硅碳和硅氧材料由于循环过程中较大的膨胀收缩导致材料粉化失活，同时由于膨胀裂导致重复生成SEI而过多消耗锂离子进而导致其循环性能较差。因此现阶段很难仅通过负极大幅度提高电池的能量密度。因此通过正极材料来提高电池的能量密度显得十分重要。

锂离子电池的正极材料的发展史基本上就是大半个锂离子电池的发展史，从最早的钴酸锂一枝独秀，到如今的磷酸铁锂、三元NCM以及NCA、尖晶石材料、富锂锰等材料，锂电池正极材料的技术也是在不断地发展。但是，随着对锂电池能量密度、循环寿命的要求不断提高，现有正极材料已经无法同时满足上述需求。

现有技术中LiCoO₂作为消费电子类常用的正极材料，其理论容量为274mAh/g,由于诸多因素的限制，即使在较高电压(4.4Vvs.Li/Li⁺)下,LiCoO₂发挥容量也仅约为190mAh/g。在一些公开了的钴酸锂正极的制备方法中，采用控制结晶的方法，制成特定的四氧化三钴材料。使用四氧化三钴材料制备的钴酸锂产品，粉末颗粒大、中、小分布均匀，产品的压实密度有改善。同时采用非过渡金属在其表面进行包覆，包覆后的钴酸锂正极降低了其与电解液的反应活性，提高了电池的循环性能。但是，钴酸锂正极材料可逆容量仅为175mAh/g,其电池的能量密度很难有较大的提高。三元材料(NCM、NCA)通过适当提高过渡金属元素的掺杂量，一定程度上提升了容量发挥，但是由于理论容量的限制，其能量密度也很难有较大幅的提升，同时还带来了安全隐患。因此，通过掺杂包覆、提高正极材料的压实等手段虽然能在一定程度上少量提高电池的能量密度，但是终究是有限的。

发明内容

有鉴于上述背景技术以及现有技术缺陷，本申请从材料本身的晶体结构上、比容量(电子的供给能力)的角度考虑，提供一种用于电池的正极材料。该正极材料具有成本低、高比容量，在锂离子电池体系中表现出成本低、能量密度高、循环寿命长的优点。

根据本申请一方面，所提供的正极材料包括：化学式为Li_6+aCo_1-xFe_xO_4-b的材料，其中0x≤0.6，-0.2≤a≤0.2，-0.2≤b≤0.2，中值粒径D50在5μm至30μm之间。

根据本申请一些实施例，所述正极材料的比表面积为0.11m²/g至0.92m²/g之间。

根据本申请一些实施例，所述Li_6+aCo_1-xFe_xO_4-b粒径分布宽度在1.2-2.4之间。

根据本申请一些实施例，所述正极材料还包括对所述正极材料表面进行包覆的包覆性物质。