[发明专利]磷酸铁锂正极活性材料及其制备方法、正极片及电池

说明书

本申请提供了一种磷酸铁锂正极活性材料，其按体积百分数统计的粒度分布频率曲线不出峰，且所述磷酸铁锂正极活性材料的粒度分布满足：U(D)＝100×(D/D_max)^1/3，其中，D表示磷酸铁锂正极活性材料的粉体粒径，D_max表示磷酸铁锂正极活性材料的最大粉体粒径，U(D)表示为粒径小于D的粉体的质量分数。本申请还提供磷酸铁锂正极活性材料的制备方法、正极片及电池。上述磷酸铁锂正极活性材料可以实现AndReasen最密堆积，由其制得的极片的压实密度极高。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极活性材料及其制备方法、正极片及电池。

背景技术

锂离子电池的正极材料对电池的性能至关重要。目前，研究最多的正极材料有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄(磷酸铁锂)。其中，磷酸铁锂正极材料集中了LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄等材料的各自优点，它具有结构稳定性高、安全性能好、工作电压适中、平台特性好、理论容量大等优点，逐渐成为电池工作者竞相研究的热点。

然而磷酸铁锂存在一个比较明显的缺点，由它制成的极片压实密度低(2.1-2.3g/cm³)，直接导致了由其制备的电池的能量密度偏低，阻碍了该材料的实际应用。因此，有必要提供一种压实密度高的磷酸铁锂正极活性材料。

目前，业界主要通过在合成磷酸铁锂的过程中提高焙烧温度或降低碳含量来提升压实密度，但这会造成生成的磷酸铁锂材料的大小颗粒的尺寸及比例不能满足最密堆积，从而不能有效提升压实密度。

发明内容

鉴于此，本申请第一方面提供了一种磷酸铁锂正极活性材料，其粒度分布频率曲线不出峰，该磷酸铁锂正极活性材料可以实现AndReasen最密堆积，由其制得的极片具有较高的压实密度(2.7g/cm³以上)。

第一方面，本申请提供了一种磷酸铁锂正极活性材料，所述磷酸铁锂正极活性材料的粒度分布频率曲线不出峰，其中，所述粒度分布频率曲线是按体积百分数的分布，且所述磷酸铁锂正极活性材料的粒度分布符合以下关系式一：

U(D)＝100×(D/D_max)^1/3 (关系式一)

其中，D表示所述磷酸铁锂正极活性材料的粉体粒径，D_max表示所述磷酸铁锂正极活性材料的最大粉体粒径，U(D)表示为粒径小于D的磷酸铁锂正极活性材料粉体的质量分数。上述粒度频率曲线可以由马尔文粒度仪测得。该粒度分布频率曲线的横坐标是粒度大小，纵坐标为体积微分或者体积频率，表示的是每一级粉末所占的体积百分含量。

本申请中磷酸铁锂正极活性材料的粒度分布曲线不含峰，代表该磷酸铁锂正极活性材料的粒度呈连续分布，可以实现AndReasen最密堆积，从而极大地提高由该磷酸铁锂正极活性材料制成的极片的压实密度。

可选地，本申请的所述磷酸铁锂正极活性材料，其粒度在0.0358μm-8.68μm之间连续分布。

其中，由上述磷酸铁锂正极活性材料制成的极片的压实密度在2.7g/cm³以上。

本申请第二方面提供了一种磷酸铁锂正极活性材料的制备方法，包括：

将二水磷酸铁分别在至少5个不同脱水温度下脱水，得到一次颗粒粒径的平均值依次增加的至少5组无水磷酸铁；其中，所述5个不同脱水温度从300℃递增至1000℃；300℃的脱水温度下得到的无水磷酸铁的一次颗粒粒径的平均值在25-35nm的范围，1000℃的脱水温度下得到的无水磷酸铁的一次颗粒粒径的平均值在1.2μm-2μm的范围；