[发明专利]一种电池正极材料及其应用

说明书

本申请提供了一种电池正极材料，该电池正极材料包括磷酸锰铁锂颗粒和分散在磷酸锰铁锂颗粒间隙中的活性颗粒；活性颗粒包括镍钴锰酸锂颗粒、镍钴铝酸锂颗粒、富锂锰基材料颗粒、钴酸锂颗粒、尖晶石锰酸锂LiMn₂O₄颗粒和层状锰酸锂LiMnO₂颗粒中的一种或多种；磷酸锰铁锂与活性颗粒的中位粒径之比为3～8；电池正极材料中，磷酸锰铁锂的质量百分含量为70％～90％，活性颗粒的质量百分含量为10％～30％。该电池正极材料具有较高的质量能量密度和体积能量密度，采用该电池正极材料的电池能够具有较高的能量密度和安全性能并且还具有良好的低温性能。本申请还提供了上述电池正极材料的应用。

技术领域

本申请涉及二次电池领域，具体涉及一种电池正极材料及其应用。

背景技术

磷酸盐类材料LiMPO₄(M＝Fe、Mn、Ni、Co)用作二次电池正极材料时具有结构稳定、与电解液反应活性小、安全性高、电池循环性好等诸多优点，然而现有的磷酸盐体系的电池压实密度和能量密度较低，不利于电池的应用。因此，有必要提供一种电池正极材料，以使极片具有较高压实密度，使电池可以兼顾高能量密度、高循环稳定性和安全性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种电池正极材料，该电池正极材料通过对不同组分进行颗粒级搭配使材料具有较高的质量能量密度和体积能量密度，采用该电池正极材料的电池能够具有较高能量密度和安全性能并且还具有良好的低温性能。

本申请第一方面提供了一种电池正极材料，所述电池正极材料包括磷酸锰铁锂颗粒和填充在所述磷酸锰铁锂颗粒间隙中的活性颗粒；所述活性颗粒包括镍钴锰酸锂颗粒、镍钴铝酸锂颗粒、富锂锰基材料颗粒、钴酸锂颗粒、尖晶石锰酸锂LiMn₂O₄颗粒和层状锰酸锂LiMnO₂颗粒中的一种或多种；所述磷酸锰铁锂与所述活性颗粒的中位粒径之比为3～8；所述电池正极材料中，所述磷酸锰铁锂的质量百分含量为70％～90％，所述活性颗粒的质量百分含量为10％～30％。

本申请的电池正极材料中，磷酸锰铁锂颗粒具有较大的粒径，较小粒径的活性颗粒可填充在磷酸锰铁锂颗粒的间隙中，活性颗粒相比于磷酸锰铁锂颗粒具有更高的压实密度，从而在不改变材料整体体积的前提下显著地提高材料整体的压实密度，使电池正极材料具有较高的体积能量密度；并且活性颗粒的质量比容量和电压也高于磷酸锰铁锂颗粒，从而使电池正极材料也具有较高的质量能量密度，除此之外，活性颗粒具有良好的低温性能，有利于提高电池正极材料的低温性能。

可选地，所述磷酸锰铁锂颗粒的中位粒径为2μm-15μm。

可选地，所述活性颗粒的中位粒径为0.5μm-5μm。

可选地，所述活性颗粒包括一级活性颗粒和二级活性颗粒，所述一级活性颗粒的中位粒径为0.5μm-5μm，所述二级活性颗粒的中位粒径为0.1μm-2μm。

可选地，所述磷酸锰铁锂颗粒与所述活性颗粒的质量比为1:(0.2～0.35)。

可选地，所述磷酸锰铁锂颗粒包括LiMn_xFe_1-xPO₄，其中，0.5≤x≤0.9。

可选地，所述磷酸锰铁锂颗粒还包括掺杂元素，所述掺杂元素包括Ti、V、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ca、Al、Nb、Mo中的一种或多种。

可选地，所述磷酸锰铁锂颗粒包括碳，所述碳占所述磷酸锰铁锂颗粒的质量百分含量为1％～3％。

可选地，所述镍钴锰酸锂颗粒包括LiNi_aCo_bMn_1-a-bO₂，其中，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜1-a-b＜1。