[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以及电池浆料和正极与锂电池。该磷酸锰铁锂类材料包括具有LiMn_xFe_1‑x‑yM_yPO₄/C结构的活性组分，其中0≤x≤1，0≤y≤1，M为Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种；以及包裹在所述活性组分表面的包覆层，所述包覆层含有非晶态金属化合物。该磷酸锰铁锂类材料通过在具有LiMn_xFe_1‑x‑yM_yPO₄/C结构的活性组分表面包覆含有吸水率较低的非晶态金属化合物的包覆层，在保持磷酸锰铁锂类材料的电化学性能的同时，降低了磷酸锰铁锂类材料的吸水率，进而有利于提高相应地锂电池的高温下存储容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂电池制备领域，具体地，本发明涉及一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法，本发明还涉及一种包括前述磷酸锰铁锂类材料的电池浆料，本发明进一步涉及一种包括有前述磷酸锰铁锂类材料的正极，以及包括前述正极的锂电池。

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。然而，现有的磷酸锰铁锂类材料的粒径一般控制在纳米级，其比表面积比较大，一旦接触到潮湿的空气，水分易与材料表面具有亲水性的Li相接触，在一段时间内(几周)磷酸铁锂接触潮湿的空气后表层锂也会与水发生锂化反应，致使磷酸锰铁锂类的含水率增高。而这种含水率相对较高的磷酸锰铁锂类材料在作为电池正极材料使用时，由于材料中水分在后续电池配料拉浆过程中难以去除，会一直保留到电池中去，这就使得电池的存储容量保持率大多表现不佳。为了提高电池的存储容量保持率，研发人员研究了多种方案，例如降低磷酸锰铁锂类材料的吸水率。

在申请号为No.200910053346的中国专利申请中，公开了一种提高磷酸亚铁锂正极材料导电性的方法，该方法使用原材料为铁源、锂源和磷酸根源，合成方法为固相法，不需任何掺杂活化，在按常规方法合成磷酸亚铁锂材料的基础上，再用高温煅烧时导入能脱水的气体、真空泵抽水和五氧化二磷吸水等方法除去磷酸亚铁锂材料中残留的水分，从而可大大提高材料的导电性。然而该方法的加工过程较为复杂，需要引入多种辅助原料，去除材料中的水分，而且采用该方法所制备的磷酸亚铁锂正极材料也不能保证材料在后续接触空气的吸水性。

在申请号为No.200910044154的中国专利申请中，公开了一种表面改性的锂离子电池正极材料钴酸锂材料及其改性方法，该专利首先按Li∶Co的摩尔质量比为1.038分别称取锂盐和钴盐；在球磨机中先加入锂盐，再加入包覆物质碳酸钙，然后加入钴盐，最后加入工业酒精，进行球磨；球磨后的物料经真空干燥后，接着进行首次烧成；烧成后的物料在破碎、粉碎后，用去离子水水洗，二次烧成；分散处理即得在钴酸锂表面包覆一层碳酸钙的正极材料。这种改性方法在钴酸锂表面包覆一层具有疏水性的碳酸钙，可以阻隔活性材料和水分接触，在一定程度上改善了钴酸锂的吸水性能，然而其引入过多杂质，造成活性成分下降，影响最终材料的电化学性能。

由上述内容可知，在现有技术中虽然提出了一些降低磷酸锰铁锂类材料吸水性的方案，然而其效果却并不理想，而采用由这种材料所制备的电极的电池的高温存储容量保持率也往往不佳。

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与锂电池，以提供一种吸水率较低的磷酸锰铁锂类材料，进而提高电池高温存储下的容量保持率。