[发明专利]一种正极活性物质及其生产方法和所应用的锂离子电池

权利要求书

1.一种正极活性物质，其特征在于，包括有至少一种磷酸金属锂化合物和至少一种碳材；

所述磷酸金属锂化合物的结构表达式为Li_xM_yPO₄，其中，M为任意一种过渡金属元素，0≤x≤1，0.8≤y≤1.2。

2.如权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，所述碳材包括导电石墨、碳纳米管、纳米碳纤维、超导电石墨、乙炔黑和石墨烯导电剂中的至少一种。

3. 如权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，所述磷酸金属锂化合物包含有磷酸铁锂LiFePO₄ 、磷酸锰锂LiMnPO₄、磷酸钴锂LiCoPO₄、磷酸镍锂LiNiPO₄ 和磷酸锰铁锂Li（FeMn）PO₄中的至少一种。

4. 如权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，所述磷酸金属锂化合物为磷酸铁锂LiFePO₄。

5.一种用于生产权利要求1所述正极活性物质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步： 首先将摩尔比为1：1：1的锂源化合物、过渡金属源化合物和磷源化合物混合在一起，然后加入到混合球磨的容器中；

第二步：在混合球磨的容器中同时加入溶剂、分散剂和络合剂，然后在混合球磨的容器中进行4~8小时的球磨，然后在40~80℃的真空下进行干燥处理；

第三步：然后在保护气氛下，用550~650℃的温度进行煅烧，得到晶粒大小为纳米级别的磷酸过渡金属锂化合物；

第四步：将所得到的晶粒大小为纳米级别的过渡金属化合物和颗粒大小为纳米级的碳材混合在一起，搅拌均匀，最终获得所需要的正极活性物质。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过渡金属源化合物为铁源化合物，所述铁源化合物为草酸亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、醋酸亚铁、磷酸亚铁或硝酸亚铁。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锂源化合物为氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂、醋酸锂或磷酸锂；所述磷源化合物为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵或磷酸亚铁。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述混合球磨的容器为刚玉球磨罐、玛瑙球磨罐、聚氨酯球磨罐、尼龙球磨罐或碳化钨球磨罐，所述混合球磨的容器具有的磨球为氧化锆球、刚玉球、玛瑙球或聚氨酯球。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干燥处理操作具体为：采用喷雾的方式进行干燥。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述溶剂包含有去离子水、工业酒精、无水乙醇和丙酮中的至少一种；

所述络合剂为二巯基丙醇、二巯基丙烷磺酸钠、巯基乙胺、巯基乙酸、8-羟基喹啉、乙酰丙酮、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、草酸、磺基水杨酸、三乙醇胺或者乙二胺四丙酸；

所述分散剂包含有聚乙二醇、聚乙烯醇、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种。

11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述保护气氛为氢气或氩气气氛。

12.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳材包括导电石墨、碳纳米管、纳米碳纤维、超导电石墨、乙炔黑和石墨烯导电剂中的至少一种。

13.一种含有权利要求1所述正极活性物质的锂离子电池，其特征在于，包括有正极片、负极片和隔膜，所述锂离子电池中注入有电解液；

所述正极片包括有一个正极集流体，所述正极集流体表面涂覆有一层正极活性物质层。

14.如权利要求13所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体为铝箔，所述正极活性物质层包含有所述正极活性物质、粘结剂和溶剂；

所述粘结剂包含有聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、酚醛树脂、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；

所述溶剂包含有N-甲基吡咯烷酮溶剂。

15.如权利要求13所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包含有电解质盐和无水溶剂，所述电解质盐包含有六氟磷酸锂LiPF₆、高氯酸锂LiClO₄、 六氟砷酸锂LiAsF₆、四氟硼酸锂LiBF₄和双草酸硼酸锂LiBOB中的至少一种；所述无水溶剂包含有碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC和碳酸二乙酯DEC中的至少一种。