[发明专利]一种锂离子电池正极活性材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池正极活性材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池。

背景技术

磷酸亚铁锂材料是现在国内外锂离子电池正极活性材料市场上的主流材料之一，因其卓越的安全性能、循环性能，是目前电动汽车用动力电池的首选材料。但是，因为其自身结构的特点，其导电性能(如电子导电率和离子导电率)比较差。这一缺点使磷酸亚铁锂材料的应用时常受到限制。现阶段，一般采用碳热还原法进行碳包覆，有些同时也结合包覆石墨，均取得了一定的效果。但是仍然不能达到有些电池厂家制作工艺对锂离子电池正极活性材料性能的严格要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中磷酸亚铁锂材料的导电性能比较差的缺陷，提供一种锂离子电池正极活性材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池。

本发明的发明人在研究中意外发现，在制备锂离子电池正极活性材料磷酸亚铁锂时，在浆料中加入碳源，且碳源除了包括碳水化合物外，还包括炭黑导电剂和石墨烯中的至少一种时，能够明显提高制备得到的磷酸亚铁锂材料的导电性能，且能够明显降低由此制备得到的锂离子电池的内阻和明显提高由此制备得到的锂离子电池的循环性能。

因此，为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种锂离子电池正极活性材料的制备方法，该方法包括：

(1)将磷源、铁源、锂源、碳源和溶剂混合，得到浆料；

(2)将浆料干燥，得到前驱体，然后将前驱体粉碎，得到前驱体粉末；

(3)在保护性气氛下，将前驱体粉末进行焙烧；

其中，所述碳源包括碳水化合物、以及炭黑导电剂和石墨烯中的至少一种。

第二方面，本发明提供了本发明所述的方法制备得到的锂离子电池正极活性材料。

第三方面，本发明提供了一种锂离子电池正极，所述正极包括集电体及位于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性材料、导电剂和粘合剂，所述正极活性材料为本发明所述的锂离子电池正极活性材料。

第四方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括电池壳体以及位于电池壳体内部的电芯组件和电解液，所述电芯组件包括正极、隔膜和负极，所述正极为本发明所述的锂离子电池正极。

本发明的方法中通过选择特定的碳源能够获得表面包覆有碳、掺碳包覆效果更优、具有特定形貌的磷酸亚铁锂正极活性材料，且与仅选择碳水化合物(如葡萄糖)作为碳源或炭黑导电剂和/或石墨烯作为碳源或碳水化合物(如葡萄糖)+石墨作为碳源制备得到的磷酸亚铁锂材料相比，本发明方法得到的磷酸亚铁锂材料具有明显更好的导电性能，采用其制备得到的锂离子电池具有明显更低的内阻和更好的循环性能。

根据本发明的一种优选实施方式，本发明制备得到的20Ah软包电池，内阻在2mΩ以下，进一步优选为1.0-1.3mΩ，比利用仅选择碳水化合物(如葡萄糖)作为碳源或碳水化合物(如葡萄糖)+石墨作为碳源制备得到的磷酸亚铁锂材料制成的电池内阻要低40％-50％；且23℃、循环5000次后的容量维持率在74％以上，优选在80％以上。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例1制备得到的锂离子电池正极活性材料磷酸亚铁锂的TEM图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池正极活性材料的制备方法，该方法包括：

(1)将磷源、铁源、锂源、碳源和溶剂混合，得到浆料；

(2)将浆料干燥，得到前驱体，然后将前驱体粉碎，得到前驱体粉末；

(3)在保护性气氛下，将前驱体粉末进行焙烧；

其中，所述碳源包括碳水化合物、以及炭黑导电剂和石墨烯中的至少一种。

本发明的方法中，本领域技术人员应该理解的是，“碳源包括碳水化合物、以及炭黑导电剂和石墨烯中的至少一种”是指碳源除了包括碳水化合物之外，还包括炭黑导电剂和石墨烯两者中的至少一种。