【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電池正極材料，尤其涉及一種正極活性材料、正極材料、正極極片和電池。
技術介紹
1、隨著動力電池的快速發展，磷酸鐵鋰電池克容量已接近理論極限，尋找新的正極活性材料成為必然。其中，磷酸錳鐵鋰較磷酸鐵鋰三元材料有更好的熱穩定性、化學穩定性及經濟性，同時又比磷酸鐵鋰的能量密度高，超過約15~20%，因此市場需求日益增加。但，目前磷酸錳鐵鋰材料的導電性能不高，且循環穩定性較差，不利于實際應用。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請的目的在于提出一種正極活性材料、正極材料、正極極片和電池。
2、基于上述目的，本申請第一方面提供了一種正極活性材料，所述正極活性材料包括碳包覆的磷酸錳鐵鋰，所述磷酸錳鐵鋰中摻雜有鎂離子和鈦離子，沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外，所述鎂離子的含量逐漸減小，所述鈦離子的含量逐漸增加。
3、可選地，沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外，所述鎂離子的含量梯度和/或線性減小，所述鈦離子的含量梯度和/或線性增加。
4、可選地，所述正極活性材料的化學式為limn0.6-x-yfe0.4mgxtiypo4，其中，0<x≤0.05，0<y≤0.05；
5、所述正極活性材料中，鎂離子和鈦離子的摩爾比為1~4：1；
6、所述正極活性材料的顆粒的d50≤1.5μm。
7、本申請第二方面提供了一種上述第一方面任一項所述的正極活性材料的制備方法，所述方法包括：
8、將配置好的鈦鹽溶液、鎂鹽溶液、過渡
9、將所述混合漿料過濾，得到濾餅；
10、將所述濾餅與碳源和水混合，在真空或惰性氣氛保護狀態下干燥、粉碎，得到鎂鈦摻雜前驅體；
11、將所述鎂鈦摻雜前驅體與鋰鹽混合，煅燒、粉碎，得到鎂鈦雙向梯度摻雜的正極活性材料。
12、可選地，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速逐漸減小，所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速逐漸增大。
13、可選地，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速梯度和/或線性減小，所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速梯度和/或線性增大。
14、可選地，所述過渡金屬鹽溶液注入所述反應容器中的流速v0和所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速v1的比值為0.5~12：1，所述過渡金屬鹽溶液注入所述反應容器中的流速v0和所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速v2的比值為0.5~12：1。
15、可選地，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速v1滿足：5?ml/min≤v1≤40?ml/min，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速v1每隔一段時間減小0.5~5?ml/min，和/或流速v1以0.01~0.1?ml/min2的幅度線性減小；
16、所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速v2滿足：5?ml/min≤v2≤40?ml/min，所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速v2每隔一段時間增加0.5~5?ml/min，和/或流速v2以0.01~0.1?ml/min2的幅度線性增加；
17、所述過渡金屬鹽溶液注入所述反應容器中的流速v0滿足：20?ml/min≤v0≤60?ml/min。
18、可選地，所述鎂鹽溶液中鎂離子的濃度為0.05~0.2mol/l，所述鈦鹽溶液中鈦離子的濃度為0.05~0.2mol/l；
19、所述過渡金屬鹽溶液中包括亞鐵離子和錳離子，所述亞鐵離子和錳離子的摩爾比為0.4：0.5~0.59。
20、本申請第三方面提供了一種正極材料，包括上述第一方面任一項所述的正極活性材料或上述第二方面任一項所述制備方法制備得到的正極活性材料、導電劑和粘接劑。
21、本申請第四方面提供了一種正極極片，包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體上的上述第三方面所述的正極材料。
22、本申請第五方面提供了一種電池，包括上述第四方面所述的正極極片、隔膜和負極極片。
23、從上面所述可以看出，本申請提供的正極活性材料、正極材料、正極極片和電池，通過在磷酸錳鐵鋰中摻雜鎂離子并且沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外鎂離子的含量逐漸減小，可以改變磷酸錳鐵鋰的晶格參數，拓寬鋰離子傳輸通道，提高鋰離子擴散速率，提升材料的離子電導率，進而提高其導電性能，也有利于材料容量的發揮，同時通過在磷酸錳鐵鋰中摻雜鈦離子并且沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外鈦離子的逐漸增加，可以在充放電時提高正極材料的結構穩定性，進而改善正極材料的循環性能，同時，ti4+的內低外高的梯度摻雜也能有效抑制磷酸錳鐵鋰顆粒的團聚，進一步提升材料的電導率，兩種摻雜離子協同作用，在提高正極材料導電性能的同時提高其循環穩定性。
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1.一種正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料包括碳包覆的磷酸錳鐵鋰，所述磷酸錳鐵鋰中摻雜有鎂離子和鈦離子，沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外，所述鎂離子的含量逐漸減小，所述鈦離子的含量逐漸增加。
2.據權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外，所述鎂離子的含量梯度和/或線性減小，所述鈦離子的含量梯度和/或線性增加。
3.根據權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料的化學式為LiMn0.6-x-yFe0.4MgxTiyPO4，其中，0<x≤0.05，0<y≤0.05；
4.一種權利要求1~3任一項所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速逐漸減小，所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速逐漸增大。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速梯度和/或線性減小，所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速梯度和/或線性增大。
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速V1滿足：5?mL/min≤V1≤40?mL/min，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速V1每隔一段時間減小0.5~5mL/min，和/或流速V1以0.01~0.1?mL/min2的幅度線性減小；
9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎂鹽溶液中鎂離子的濃度為0.05~0.2mol/L，所述鈦鹽溶液中鈦離子的濃度為0.05~0.2mol/L；
10.一種正極材料，其特征在于，包括權利要求1~3任一項所述的正極活性材料或權利要求4~9任一項所述制備方法制備得到的正極活性材料、導電劑和粘接劑。
11.一種正極極片，其特征在于，包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體上的權利要求10所述的正極材料。
12.一種電池，其特征在于，包括權利要求11所述的正極極片、隔膜和負極極片。
...【技術特征摘要】
1.一種正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料包括碳包覆的磷酸錳鐵鋰，所述磷酸錳鐵鋰中摻雜有鎂離子和鈦離子，沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外，所述鎂離子的含量逐漸減小，所述鈦離子的含量逐漸增加。
2.據權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，沿所述磷酸錳鐵鋰的顆粒從內向外，所述鎂離子的含量梯度和/或線性減小，所述鈦離子的含量梯度和/或線性增加。
3.根據權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料的化學式為limn0.6-x-yfe0.4mgxtiypo4，其中，0<x≤0.05，0<y≤0.05；
4.一種權利要求1~3任一項所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速逐漸減小，所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速逐漸增大。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鎂鹽溶液注入所述反應容器中的流速梯度和/或線性減小，所述鈦鹽溶液注入所述反應容器中的流速梯度和/或線性增大。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述過渡金...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張聹心，曾濤，俞寶龍，任萬里，
申請(專利權)人：天津力神電池股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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