[发明专利]正极活性材料及其制备方法

说明书

本发明公开了正极活性材料及其制备方法。所述正极活性材料包括单晶型三元正极活性材料与纳米磷酸锰铁锂。所述制备方法包括如下步骤：(1)将单晶型三元正极活性材料粉碎细化、筛选分级，获得预定粒度的单晶型三元正极活性材料；(2)将所得的单晶型三元正极活性材料与纳米磷酸锰铁锂混合，获得所述正极活性材料。在一方面，纳米磷酸锰铁锂材料由于其比表面积巨大，因此表面能较大，与单晶型三元正极活性材料混合后可以吸附在单晶型三元正极活性材料的表面，形成包覆层。在另一方面，纳米磷酸锰铁锂颗粒较细，可以填充于单晶型三元正极活性材料的空隙之中。由此，本发明的正极活性材料能同时提高锂二次电池的体积能量密度和安全性能。

技术领域

本发明涉及正极活性材料及其制备方法，特别是涉及一种具有高安全性能、高体积能量密度、低循环衰减率的正极活性材料及其制备方法。

背景技术

随着技术发展，人们渐渐意识到电动车给生活带来的益处，比如无尾气排放、节省出行成本、提升驾驶乐趣等，再加上国家政策的支持使得电动车数量激增，动力型锂离子电池也随之迎来爆炸式增长。

然而，动力型锂离子电池相比于消费型锂离子电池来讲技术层面要求更加严格。动力型锂离子电池需要具有较高的比容量，较大的压实密度以及较好的循环稳定性以及安全行性能。目前主流的动力型锂离子电池以磷酸铁锂材料和三元正极活性材料为主。磷酸铁锂材料虽然安全性能以及循环性能较佳，但是其理论比容量只有170mAh/g左右，因此只能用在电动两轮车以及物流车中。三元正极活性材料由于其可逆比容量较高，压实密度与电压较其它材料都有相当大的优势，因此被认作最有潜力的动力型锂离子电池。但是目前三元正极活性材料主要问题在于其循环性能与安全性能较差，在高容量的高镍三元正极活性材料中这些缺点更加的明显突出。

因此，急需一种具有高的循环性能与安全性能的正极活性材料及其制备方法。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种单晶型三元正极活性材料与纳米磷酸锰铁锂材料的复合材料，从而克服目前三元正极活性材料的循环性能以及安全性能差等问题。

技术方案

在第一方面，本发明涉及一种正极活性材料，包括单晶型三元正极活性材料与纳米磷酸锰铁锂。

在一个实施方案中，所述正极活性材料由单晶型三元正极活性材料与纳米磷酸锰铁锂组成。

在一个实施方案中，所述单晶型三元正极活性材料为镍钴锰酸锂，其化学式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中0x1，0y1，x+y1；

所述镍钴锰酸锂为六边a-NaFeO₂层状晶体结构，属于R-3m空间结构。

在一个实施方案中，所述纳米磷酸锰铁锂为斜方晶的橄榄石型晶体结构，其化学式为LiMn_zFe_1-zPO₄，其中0.5≤z1.0。

在一个实施方案中，所述单晶型三元正极活性材料的粒度D₅₀为1μm-5μm，

所述纳米磷酸锰铁锂的粒度D₅₀为100nm～1000nm，所述纳米磷酸锰铁锂的电阻率为10Ω·cm～500Ω·cm。

在一个实施方案中，按纳米磷酸锰铁锂的总质量计，所述纳米磷酸锰铁锂中含1.0％～10％的碳。

在一个实施方案中，所述单晶型三元正极活性材料与纳米磷酸锰铁锂的质量比为50:50～99:1，优选50:50～70:30。

在第二方面，本发明涉及一种正极活性材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：