[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正极和电池浆料与锂电池。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Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种，且所述磷酸锰铁锂类材料的剪切应力τ_7,9(Kpa)＜9.1，τ_3,9(Kpa)＜4.6。本发明通过提供一种剪切应力τ_7,9(Kpa)＜9.1，τ_3,9(Kpa)＜4.6的碳包覆磷酸锰铁锂材料，以提高电池的恒流部分的容量占比及高倍率下的容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备领域，具体地，涉及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。

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，磷酸锰铁锂材料在综合性能上表现最优，目前被认为是较为理想的锂离子二次动力电池正极材料。现有的磷酸锰铁锂的合成方法包括高温固相法、水热法、液相氧化还原法以及溶胶凝胶法等。

目前，磷酸锰铁锂合成方法以高温固相法为主，例如，在中国专利No.201110322643.4中公开了一种碳还原制备锂离子电池用磷酸锰铁锂复合正极材料的方法，其中采用锂源(如碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、硝酸锂等)、锰源(如碳酸锰、硫酸亚锰、磷酸锰、硝酸锰、氧化锰等)、铁盐(氧化亚铁、氧化铁、草酸铁、乙酸亚铁等)、磷酸盐(如磷酸、磷酸二氢铵、磷酸钠等)、少量掺杂元素(如镍、钴、锌等)及可碳化的还原剂(如蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、酚醛树脂、淀粉、碳黑等)，将锂、锰、铁、磷酸盐及少量掺杂元素进行球磨、砂磨或者搅拌分散混合后，在高温下预烧结(650℃以下)，然后加入碳源进行球磨、砂磨或者搅拌分散混合，最后再在高温下进行烧结(600～900℃)，最后将烧结后的产物进行球磨、破碎得到磷酸铁锰锂材料。

现有的高温固相法所合成磷酸锰铁锂材料虽然能够作为锂离子电池的电极材料，然而，随着锂离子二次电池的广泛应用，消费者对于锂离子二次电池的使用性能，例如恒流部分的容量占比及高倍率下的容量保持率提出了更高的要求。如何进一步提高电池恒流部分的容量占比及高倍率下的容量保持率，已经成为锂离子二次电池研发领域的研究重点。

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，以改善相应电池的存储容量保持率。

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包括具有LiMn_xFe_1-x-yM_yPO₄/C结构，其中0≤x≤1，0≤y≤1，M为Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种，且所述磷酸锰铁锂类材料的剪切应力τ_7,9(Kpa)＜9.1，τ_3,9(Kpa)＜4.6。