一种高压实正极材料及其制备方法与流程

本公开涉及锂电池，且特别涉及一种高压实正极材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着能源问题和环保问题的日益突出，锂离子电池因其优异的综合性能和环境友好的特点，广泛应用于智能手机、数码相机、电动交通工具等领域。在锂离子电池中，磷酸铁锂材料具有价格低廉、安全性能好、寿命长等优点，成为目前主要的锂电池动力材料。磷酸铁锂的真密度为3.6g/ml，但是因为其含有碳和空隙，所以其压实密度一般远低于3.6g/ml。目前市面上的磷酸铁锂的压实密度一般最高为2.5g/ml。现在技术中，采用多种工艺提高磷酸铁锂材料的压实密度，例如通过对大颗粒和小颗粒互相搭配填充得到高压实的磷酸铁锂材料。但是，通过上述方式得到的磷酸铁锂材料，虽然填充的小颗粒能在一定程度上提供电池的充放电容量。但是，在电池的使用过程中，小颗粒材料由于比表面积大，与电解液接触充分，导致在电池循环、高温存储等方面表现较差。

2、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本公开提供一种高压实正极材料及其制备方法。

2、本公开的第一方面提供一种高压实正极材料的制备方法，包括：

3、按照固相法制备得到固相大颗粒，所述固相大颗粒的成分为磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸铁锰锂中的一种或多种；

4、按照液相法制得得到液相小颗粒，所述液相小颗粒的成分为磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸铁锰锂中的一种或多种；

5、对所述固相大颗粒和所述液相小颗粒进行混合，得到高压实正极材料，其中，所述固相大颗粒的粒径大于所述液相小颗粒。

6、在本公开的一个示例性实施例中，混合时，所述固相大颗粒和所述液相小颗粒的质量比4～1/4：1。

7、在本公开的一个示例性实施例中，混合时，所述固相大颗粒和所述液相小颗粒的质量比为7/3～6/4：1。

8、在本公开的一个示例性实施例中，所述按照固相法制备得到固相大颗粒包括：将金属磷酸盐、锂源、碳源加入到水中，得到混合料，其中，所述金属磷酸盐选自磷酸铁和/或磷酸锰；将所述混合料进行研磨至粒径为1000～2200nm，得到研磨料；将所述研磨料进行喷雾干燥后烧结，得到所述固相大颗粒。

9、在本公开的一个示例性实施例中，在所述将所述研磨料进行喷雾干燥后烧结中，烧结过程包括：将在惰性气氛下，于第一温度下烧结5～12h，冷却后，于第二温度下烧结5～12h，然后得到所述固相大颗粒。

10、在本公开的一个示例性实施例中，在所述第一温度下烧结10～12h，在所述第二温度下烧结5～8h，且所述第二温度高于所述第一温度。

11、在本公开的一个示例性实施例中，所述按照液相法制备得到液相大颗粒包括：将锂源、金属源、磷源和水混合，得到浆料，其中，所述金属源为铁源和/或锰源；将所述浆料进行高压反应后，分离得到反应料；在所述反应料中加入碳源，混合后进行喷雾干燥，得到粉体；对所述粉体进行烧结，得到所述液相小颗粒。

12、在本公开的一个示例性实施例中，所述高压反应过程中，反应温度为150～250℃，反应时间为2～10h。

13、在本公开的一个示例性实施例中，所述反应料的粒径为100～500nm。

14、在本公开的一个示例性实施例中，所述固相大颗粒和所述液相小颗粒在制备过程中还加入有掺杂剂，所述掺杂剂中含有v、cr、nb、ti、la、w、y、zr和mg中的一种或多种金属元素。

15、在本公开的一个示例性实施例中，对所述固相大颗粒和所述液相小颗粒进行混合时，搅拌速率为10～80hz，混合时间为40～120min。

16、本公开的第二方面提供一种高压实正极材料，根据上述任意一项的制备方法制得。

17、本公开实施例的高压实正极材料及其制备方法的有益效果是：

18、本公开的高压实正极材料由固相大颗粒和液相小颗粒混合得到，固相大颗粒通过固相法制备，粒径较大，液相小颗粒通过液相法制备，粒径较小。固相大颗粒的放电容量稳定，粒径范围广且可控，可作为高压实框架颗粒实现液相小颗粒混入。液相小颗粒在倍率及循环性能方面具有较优的效果。通过混合固相大颗粒和液相小颗粒，并调控二者的混合比例，获得高压实正极材料。该材料中，液相小颗粒填充在固相大颗粒之间，实现较高的容量和倍率性能，尤其具有良好的循环性能。

19、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种高压实正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，混合时，所述固相大颗粒和所述液相小颗粒的质量比4～1/4：1。

3.根据权利要求1所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，混合时，所述固相大颗粒和所述液相小颗粒的质量比为7/3～6/4：1。

4.根据权利要求1所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，所述按照固相法制备得到固相大颗粒包括：将金属磷酸盐、锂源、碳源加入到水中，得到混合料，其中，所述金属磷酸盐选自磷酸铁和/或磷酸锰；将所述混合料进行研磨至粒径为1000～2200nm，得到研磨料；将所述研磨料进行喷雾干燥后烧结，得到所述固相大颗粒。

5.根据权利要求4所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，在所述将所述研磨料进行喷雾干燥后烧结中，烧结过程包括：将在惰性气氛下，于第一温度下烧结5～12h，冷却后，于第二温度下烧结5～12h，然后得到所述固相大颗粒。

6.根据权利要求5所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，在所述第一温度下烧结10～12h，在所述第二温度下烧结5～8h，且所述第二温度高于所述第一温度。

7.根据权利要求1所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，所述按照液相法制备得到液相大颗粒包括：将锂源、金属源、磷源和水混合，得到浆料，其中，所述金属源为铁源和/或锰源；将所述浆料进行高压反应后，分离得到反应料；在所述反应料中加入碳源，混合后进行喷雾干燥，得到粉体；对所述粉体进行烧结，得到所述液相小颗粒。

8.根据权利要求7所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，所述高压反应过程中，反应温度为150～250℃，反应时间为2～10h。

9.根据权利要求7所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，所述反应料的粒径为100～500nm。

10.根据权利要求1所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，所述固相大颗粒和所述液相小颗粒在制备过程中还加入有掺杂剂，所述掺杂剂中含有v、cr、nb、ti、la、w、y、zr和mg中的一种或多种金属元素。

11.根据权利要求1所述的高压实正极材料的制备方法，其特征在于，对所述固相大颗粒和所述液相小颗粒进行混合时，搅拌速率为10～80hz，混合时间为40～120min。

12.一种高压实正极材料，其特征在于，根据权利要求1～11中任意一项的制备方法制得。

技术总结本公开提供一种高压实正极材料及其制备方法，涉及锂电池技术领域。该制备方法包括：按照固相法制备得到固相大颗粒，按照液相法制得得到液相小颗粒，对固相大颗粒和液相小颗粒进行混合，得到高压实正极材料，其中，固相大颗粒和液相小颗粒的成分为磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸铁锰锂中的一种或多种，且固相大颗粒的粒径大于所述小颗粒。固相大颗粒的放电容量稳定，液相小颗粒的倍率及循环性能优异，固相大颗粒作为高压实框架颗粒实现液相小颗粒混入，得到具有良好的高温循环性能的产品。技术研发人员：杨金洪,梅瑰,李阳,李磊,张文新,徐杰,张勇,宫文刚,魏俊杰,林志杰受保护的技术使用者：厦门厦钨新能源材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11