[发明专利]橄榄石型复合正极材料及其制备方法与应用、锂离子电池

说明书

本发明涉及新能源及锂离子电池技术领域，公开了一种橄榄石型复合正极材料及其制备方法与应用、锂离子电池。该复合正极材料包括基体和复合相；基体具有式I所示的组成：Li_xM¹_yMn_zFe_1‑z‑uM²_u(PO₄)_w(RO_a)_bCv式I；复合相具有式II所示的组成：T_mG_n式II。复合相以原位的方式引入正极材料中，在正极材料基体的晶界及表面均匀复合并与正极材料基体紧密融合，改善正极材料在工作过程中的电子电导和表面结构稳定性，复合相具有类金属的电子结构，表现出电阻率低、化学吸附能力强、化学性能稳定等特性，使该复合正极材料具有高的导电率以及优异的化学稳定性，适用于超级电容器、锂离子电池和锂硫电池等领域。

技术领域

本发明涉及新能源及锂离子电池技术领域，具体涉及一种橄榄石型复合正极材料及其制备方法与应用、一种锂离子电池。

背景技术

新能源汽车动力电池和储能电池市场的迅猛发展，促使人们对锂离子电池的快充性能和安全性能提出了更高的要求。锂离子电池正极材料是锂离子电池中成本和质量占比最高的关键材料之一，其性能很大程度上决定了锂离子电池的能量密度、快充性能和安全性能。其中以磷酸铁锂为代表的橄榄石结构正极材料由于其较高的能量密度、优异的循环性能和安全性能、较低的成本和售价，已成为目前动力和储能电池领域市场主流的正极材料体系之一。

然而磷酸铁锂LiFePO₄正极材料由于其化学组成及结构的特殊性，放电比容量最高仅能达到170mAh/g，放电电压平台通常低于3.4V，且其电子电导率较低造成低温性能和倍率性能较差。磷酸锰铁锂LiMn_xFe_1-xPO₄正极材料在LiFePO₄基础上通过Mn对Fe进行取代，可以将放电电压平台进一步提升，进而提高电池能量密度。但LiMn_xFe_1-xPO₄的电子电导率更差，并且存在较严重的Mn溶出，对电池的低温性能、倍率性能、循环性能和安全性能造成不利影响，因此目前还未能真正产业化应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种橄榄石型复合正极材料及其制备方法与应用、一种锂离子电池，该橄榄石型复合正极材料包含基体和复合相T_mG_n，且该复合相以原位的方式引入正极材料中，能够使得复合相在正极材料基体的晶界及表面均匀复合并与正极材料基体紧密融合，进而改善正极材料在工作过程中的电子电导和表面结构稳定性，复合相T_mG_n具有类金属的电子结构，通常表现出电阻率低(10Ω·cm)、化学吸附能力强、化学性能稳定等特性，进而使得包含复合相的复合正极材料具有高的导电率以及优异的化学稳定性，能够适用于超级电容器、锂离子电池和锂硫电池等领域，特别地，包含该复合正极材料的锂离子电池具有显著改善的倍率性能和循环寿命。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种橄榄石型复合正极材料，其特征在于，所述复合正极材料包括基体和复合相；

所述基体具有式I所示的组成：

Li_xM¹_yMn_zFe_1-z-uM²_u(PO₄)_w(RO_a)_b Cv 式I；