[发明专利]橄榄石型正极材料及其制备方法和应用、锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种橄榄石型正极材料及其制备方法和应用、一种锂离子电池。该橄榄石型正极材料包括作为基体的磷酸锂盐，以及包覆在所述基体上的碳包覆层；其中，所述基体具有式I所示的通式：Lisubgt;a/subgt;Msubgt;1‑/subgt;subgt;b/subgt;M’subgt;b/subgt;Psubgt;c/subgt;Osubgt;4/subgt;式I，其中，0.9≤a≤1.1，0.95≤b＜1，0.96≤b/c≤0.99；M选自W、Mg、Nb、V、Ti、Mo、Rh、Os和Ta中的至少一种；M’选自Mn、Co、Ni和Fe中的至少一种。本发明提供的橄榄石型正极材料具有高导电性、低粉末阻抗、高压实密度和高颗粒强度的特点；同时，含有该橄榄石型正极材料的锂离子电池具有较高的倍率性能和低温性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种橄榄石型正极材料及其制备方法和应用、一种含有橄榄石型正极材料的锂离子电池。

背景技术

自锂离子电池商业化以来，因其能量密度大、循环寿命好、电压平台高、倍率性能优、无记忆效应等优点，得到了快速应用和发展，目前已广泛应用于储能、电动工具、电动汽车、军事装备、航空航天等领域。

正极材料作为影响锂离子电池的核心因素，其性能的优劣直接影响锂离子电池的性能。磷酸铁锂因其安全性高、循环寿命长、成本低、原材料来源广、环境友好等优点，成为目前主要应用的正极材料之一，尤其是在刀片电池技术推出后更是受到了市场的热捧，出货量甚至超越了三元材料。但是，受其自身晶体结构限制，磷酸铁锂也有导电性差、离子迁移速率慢的缺点，这直接影响其倍率和低温性能，这也是其目前面临的主要挑战。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有磷酸铁锂存在导电性差、离子迁移速率慢，进而导致较差的倍率性能和低温性能等问题，提供一种新的橄榄石型正极材料及其制备方法和应用、一种含有该橄榄石型正极材料的锂离子电池，该橄榄石型正极材料具有高导电性能、低粉末阻抗、高压实密度和颗粒强度大的特点；同时，含有该橄榄石型正极材料的锂离子电池具有优良的倍率性能和低温性能。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种橄榄石型正极材料，所述橄榄石型正极材料包括作为基体的磷酸锂盐，以及包覆在所述基体上的碳包覆层；

其中，所述基体具有式I所示的通式：Li_aM_1-bM’_bP_cO₄式I，

其中，0.9≤a≤1.1，0.95≤b＜1，0.96≤b/c≤0.99；M选自W、Mg、Nb、V、Ti、Mo、Rh、Os和Ta中的至少一种；M’选自Mn、Co、Ni和Fe中的至少一种。

优选地，基于所述橄榄石型正极材料的总重量，所述碳包覆层的含量为1-2.8wt％。

优选地，所述碳包覆层中的C来源于有机碳源经碳化生成的C1和来源于无机碳源的C2，且C1和C2的重量比为6.5：0.9-1.1。

优选地，所述橄榄石型正极材料的长径比为0.95-1.05；D₅₀为2-17μm；K90为1-3，其中，K90＝(D₉₀-D₁₀)/D₅₀。

优选地，所述橄榄石型正极材料的截面孔隙度为5-20％。

优选地，所述橄榄石型正极材料的比表面积为7-30m²/g。

优选地，所述橄榄石型正极材料的体积电阻率≤60Ω·cm。

优选地，所述橄榄石型正极材料的压实密度为2-2.4g/cm³。