[发明专利]正极活性材料、电化学装置和电子设备

说明书

本发明提供了一种正极活性材料、电化学装置和电子设备，正极活性材料包括第一活性材料和第二活性材料，第一活性材料包括磷酸锰铁锂；第一活性材料满足：Dmin为0.1至0.3μm，D10为0.3至0.6μm，D50为0.8至2.5μm，D90为3.0至10μm，第一活性材料和第二活性材料的D50之比为0.1至0.35；或者，第一活性材料满足：Dmin为0.2至0.4μm，D10为1至3μm，D50为7至11μm，D90为15至25μm，第一活性材料和第二活性材料的D50之比为3至14。采用本发明所述正极活性材料制备得到电极具有较高的压实密度，制备得到的电化学装置具有较高的能量密度和较好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种正极活性材料、电化学装置和电子设备。

背景技术

磷酸锰锂是(LiMnPO₄)是一种和磷酸铁锂(LiFePO₄)一样具有橄榄石型结构的锂离子电池正极材料。相较于磷酸铁锂，磷酸锰锂具有更高的平台电压(4.1V vs.Li/Li⁺)，因此是更理想的高能量密度动力电池正极材料。然而，磷酸锰锂的本征电导率较低(10^-10S/cm)，这将导致其电化学性能无法发挥出来。同时，充放电过程中锰存在较严重的姜-泰勒效应，并存在锰溶解的问题，导致较差的循环性能。

现有技术主要通过对磷酸锰锂的锰位进行部分铁掺杂或替换，以得到磷酸锰铁锂(LiMn_xFe_1-xPO₄)，来改善这些问题。但是现有技术中，为了满足能量密度的需求，磷酸锰铁锂往往需要较高比例的锰含量，高含量的锰会导致磷酸锰铁锂电导率的下降，因此常用降低一次颗粒尺寸、表面碳包覆、喷雾干燥制备二次球等方式改善电导率，然而，这些改善电导率的方式会降低磷酸锰铁锂的能量密度，同时，采用上述方式制备的材料在匀浆和涂布过程中易发生浆料凝胶、膜片开裂、掉粉等问题，限制了磷酸锰铁锂的进一步发展。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种正极活性材料、电化学装置和电子设备。本发明通过合理设计磷酸锰铁锂的尺寸，并将磷酸锰铁锂与其他特定尺寸的活性材料相配合，协同作用，解决了磷酸锰铁锂电导率较低的问题，同时提高了电极极片的压实密度、能量密度和电化学装置的循环稳定性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料包括第一活性材料和第二活性材料，所述第一活性材料包括磷酸锰铁锂；

所述第一活性材料满足：Dmin为0.1μm至0.3μm，D10为0.3μm至0.6μm，D50为0.8μm至2.5μm，D90为3.0μm至10μm，所述第一活性材料和所述第二活性材料的粒径D50之比为0.1至0.35；或者，

所述第一活性材料满足：Dmin为0.2μm至0.4μm，D10为1μm至3μm，D50为7μm至11μm，D90为15μm至25μm，所述第一活性材料和所述第二活性材料的粒径D50之比为3至14。

本发明中，所述第一活性材料满足：Dmin为0.1μm至0.3μm，例如可以是0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.25μm或0.3μm等；D10为0.3μm至0.6μm，例如可以是0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm、0.5μm、0.55μm或0.6μm等；D50为0.8μm至2.5μm，例如可以是0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm或2.5μm等；D90为3.0μm至10μm，例如可以是3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等；所述第一活性材料和所述第二活性材料的粒径D50之比为0.1至0.35，例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3或0.35等。