[发明专利]一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极与锂电池

说明书

本发明公开了一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法和正极与锂电池。其中，该磷酸锰铁锂类材料具有LiMn_xFe_1‑x‑yM_yPO₄/C结构，其中0≤x≤1，0≤y≤1，M为除Mn和Fe外的过渡金属元素，所述磷酸锰铁锂类材料的粒径D₅₀为0.5‑1.0μm，D₉₀为1.0‑5.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.5kPa。这种磷酸锰铁锂类材料的粒径较小(粒径D₅₀为0.5‑1.0μm，D₉₀为1.0‑5.0μm)，内聚力也较小(Cohesive≤1.5kPa)。采用由这种磷酸锰铁锂类材料制备的正极材料有利于提高锂电池的体积比容量，进而提高电池的续航时间。

技术领域

本发明涉及正极材料的制备领域，具体地，本发明涉及一种磷酸锰铁锂类材料，本发明还涉及一种磷酸锰铁锂类材料的制备方法，本发明还进一步涉及一种包括前述磷酸锰铁锂类材料的电池浆料，本发明还更进一步涉及一种包括前述磷酸锰铁锂类材料的正极，以及包括该正极的锂电池。

背景技术

锂离子二次电池是新型绿色高能可充电电池，其具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携电动工具、电子仪表、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景，目前已成为世界各国竞相研究开发的重点。正极材料是锂离子电池的一个很重要组成部分，在锂离子电池充放电过程中，不仅要提供在正负嵌锂化合物中往复嵌/脱所需要的锂，而且还要提供负极材料表面形成SEI膜所需要的锂，因此，研究和开发高性能的正极材料是锂离子电池发展的关键所在。

在锂离子电池正极材料中，磷酸锰铁锂类材料在综合性能上表现最优，被认为是较为理想的锂离子二次动力电池正极材料。目前，这种磷酸盐材料主要是采用高温固相法制备而成，这种高温固相法通常包括先研磨形成含有一次颗粒的浆料，然后再对含有一次颗粒的浆料进行干燥、烧结以形成磷酸锰铁锂类材料的步骤。

为了进一步优化所制备的磷酸盐材料的品质，研发人员还在不断地对磷酸盐材料的制备方法进行改进。例如，在中国专利CN201210087676.X中披露了一种高密度球形磷酸铁锂的制备方法，具体步骤如下：采用锂化合物、铁化合物、磷酸盐、掺杂的金属化合物和碳黑为原料，加入球磨机中湿混；喷雾干燥后置于以N₂作为保护气体的焙烧炉中进行预烧；然后加入粘结剂聚乙烯醇再次进行湿混，喷雾干燥后置于以N₂作为保护气体的焙烧炉进行二次焙烧，以制备形成磷酸铁锂类材料。

在现有技术中虽然提供了多种这种磷酸锰铁锂类材料的制备方法，也给出了基于不同制备方法所获得的多种磷酸锰铁锂类材料。然而，为了适应于社会发展对于电池材料的续航时间，或者高温容量保持率的要求，还需要进一步对这种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法进行进一步的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极材料与锂电池，以提供一种粒径较小，且内聚力较小的磷酸锰铁锂类材料，进而提高包括由这种磷酸锰铁锂材料制作的正极材料的锂电池的体积比容量，进而提高电池的待机时间。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种磷酸锰铁锂类材料，该磷酸锰铁锂类材料具有LiMn_xFe_1-x-yM_yPO₄/C结构，其中0≤x≤1，0≤y≤1，M为除Mn和Fe外的过渡金属元素，所述磷酸锰铁锂类材料的粒径D₅₀为0.5-1.0μm，D₉₀为1.0-5.0μm，且所述磷酸锰铁锂类材料的内聚力Cohesive≤1.5kPa。