[发明专利]一种锂电池的正极活性物质、制备方法及锂电池制备方法

说明书

一种锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质为三元材料和磷酸钒锂的复合材料，包括如下重量比的组分：三元材料80‑99.9%、磷酸钒锂0.1‑20%、和占三元材料和磷酸钒锂总量0‑1%的添加剂和0‑5%的导电剂。本发明在层状三元材料中混合加入磷酸钒锂，有效改善三元材料在低SOC下倍率放电性能，利用本发明正极活性物质制备的锂电池具有优异的功率性能，且高功率工作SOC范围宽。

技术领域

本发明涉及一种高功率锂电池的正极活性物质、制备方法及锂电池制备方法，属于电池技术领域。

背景技术

锂离子电池作为一种二次电池，具有高能量密度、循环寿命长、价格相对低廉、没有记忆效应等特点，在数码产品、车用动力电池以及储能领域得到了广泛的应用。

在全世界化石能源和环境保护的日益增加的双重压力下，各个国家地区政策法规对于汽车尾气排放和油耗提出越来越高的要求，因此发展节能和新能源汽车成为各主机厂的重要任务和发展方向。根据汽车驱动源的种类将典型的节能及新能源汽车主要分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车、混合动力汽车。电动汽车是以电池中的电能为能源，通过电动机将储存在电池中的电能转化为机械能，从而驱动汽车行驶，达到零污染汽车行驶的理念。因此，电动汽车作为解决资源短缺，环境污染等问题的良好解决方案，得到了快速发展。锂离子电池作为电动汽车的电能储存单元，由于其能量密度、安全、成本等因素还不能满足汽车的行驶里程、成本、安全等要求，使得以燃油为主要动力来源的传统汽车在相当长的时间内仍然是主要选择。因此，为了改善燃油汽车的尾气排放和油耗，混合动力汽车会成为近期较好的选择。

混合动力汽车类节能汽车，因其能够有效降低油耗成为良好的选择，并得到了较大的发展。混合动力系统对电池具有以下性能要求：低温瞬间的起动能力、大电流大功率充放电能力、宽温度使用范围、满足高功率充放电要求的较宽SOC范围以及长循环寿命等方面，这些要求都对现有锂离子电池的材料、设计等提出了较大的性能挑战。三元正极材料作为锂离子电池正极材料的一种，在能量密度、功率、循环和安全等方面拥有良好的性能，在动力电池中得到了广泛的应用。虽然层状结构的三元材料拥有良好的功率和安全性能，在应用过程中发现三元材料在高SOC下拥有良好的功率，但是，其在低SOC区间，由于三元材料内阻升高导致功率急剧下降，从而导致在整个电池SOC范围内功率值波动较大，高功率可使用SOC范围变小。针对该问题，专利201380031782.9提出将三元材料和LiFePO₄（LFP）材料在合浆过程中进行混合使用，改善了三元材料电池在低SOC的功率性能。但是由于三元材料与LiFePO₄两种材料的工作电压差异较大，存在混合正极电池中工作电压急剧变化的情况，而且合浆过程中的混料，由于三元材料与LFP材料颗粒形态差异、比表面积差异较大等情况，使得LFP不易分散，从而加大了生产过程中的加工难度。

发明内容

本发明为克服现有技术弊端，提供一种高功率锂电池的正极活性物质、制备方法及锂电池制备方法，在层状三元材料中混合加入磷酸钒锂，有效改善三元材料在低SOC下倍率放电性能，利用本发明正极活性物质制备的锂电池具有优异的功率性能，且高功率工作SOC范围宽。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质为三元材料和磷酸钒锂的复合材料，包括如下重量比的组分：三元材料80-99.9%、磷酸钒锂0.1-20%、占三元材料和磷酸钒锂总量0-1%的添加剂和占三元材料和磷酸钒锂总量0-5%的导电剂，三元材料和磷酸钒锂的重量比之和为百分之百。

上述锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质为球形核壳复合结构，所述三元材料为主体材料的核，表面孤岛状分布的磷酸钒锂及添加剂和连续分布的导电剂为共同形成的壳。