[发明专利]一种正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池正极片及其制备方法，尤其涉及一种锂离子电池正极片及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为高比能量化学电源已经广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、摄像机、照相机和便携式仪器仪表等领域，也是各国大力研究的电动汽车、空间电源的应用电源。先进的电池材料尤其是正极材料构成了目前锂离子电池更新换代的核心技术，是锂离子电池的关键技术之一。自1997年Dr.Goodenough小组首次报导磷酸铁锂(LiFePO₄)具有脱嵌锂功能以来，橄榄石型磷酸盐类嵌锂材料LiMPO₄(M：Mn，Fe，Co，Ni)成为很有潜力的锂离子电池正极材料。磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定。同时，该材料具有无毒、无污染、安全性能好、可在高温环境下使用、原材料来源广泛等优点，是目前电池界竞相研究开发的热点。

与传统的钴酸锂正极材料相比，LiFePO₄具有如下优点：1、安全性更高。LiFePO₄比目前广泛使用的钴酸锂等材料更安全，以LiFePO₄作正极材料的锂电池安全性能可以达到镍镉电池水平。2、循环性能更好，更稳定。因此，有很多关于磷酸铁锂的研究与应用，目前使用的LiFePO₄材料主要为纳米级和微米级材料。

纳米颗粒LiFePO₄材料是一种低温充放电特性、大电流放电特性优异的正极活性物质，然而在实际配料过程中，纳米颗粒LiFePO₄与导电剂难以分散，极易发生团聚，导致电导性差，影响电池性能；而且采用纳米颗粒LiFePO₄会导致活性物质层的导电性下降，为了提高活性物质层和集流体的导电性，Hsien-ChangWu等人在Electrochemistry Communications 12(2010)488-491的期刊中刊登了名为《High-temperature carbon-coated aluminum current collector for enhancedpower performance of LiFePO₄ electrode of Li-ion batteries》的文章，他们采用碳来包覆Al箔集流体，以提高正极活性物质层和Al箔集流体的导电性，虽然这种方法能够明显地改善了活性物质层与Al箔的导电性，但是它的制备工艺复杂，成本很高，不适合低成本的大批量工业生产，而且所制备的电池内阻还是较大。

发明内容

本发明为解决现有技术中含有LiFePO₄正极材料正极片不能同时得到低温充放电特性、大电流放电特性好、内阻小，且制备方法简单的技术问题，提供一种含有LiFePO₄正极材料的正极片及其制备方法。

为此，本发明提供一种锂离子电池正极片，包括金属基材和附着于金属基材上的正极材料，正极活性物质包括LiFePO₄颗粒、粘合剂、导电剂，所述LiFePO₄颗粒由平均粒径为2-4μm的LiFePO₄颗粒和平均粒径为100-300nm的LiFePO₄颗粒组成，以LiFePO₄颗粒的总重量为基准，平均粒径为3-4μm的LiFePO₄颗粒占10-50wt％，平均粒径为100-300nm的LiFePO₄颗粒占50-90wt％。

本发明同时提供一种锂离子电池正极片的制备方法，该方法包括：

1)将粘合剂、导电剂、溶剂混合制成浆料；

2)将平均粒径为2-4μm的LiFePO₄颗粒和平均粒径为100-300nm的LiFePO₄颗粒按照重量比为1-5∶5-9加入步骤1制备的浆料中，得到正极活性物质浆料；

3)将步骤2制备的正极活性物质浆料涂覆于金属基材上，干燥后，获得锂离子电池正极片。

本发明所提供的锂离子电池正极片，一方面保持良好的低温充放电特性和大电流放电特性，同时本发明所提供的正极片的制备方法，具有工艺简单的特点。

具体实施方式