本申請涉及鋰離子電池，特別是涉及正極活性材料、制備方法、鋰離子電池及用電設備。

背景技術：

1、近年來，鋰離子電池廣泛應用于無線通信、交通運輸、航空航天等各個方面。其中，磷酸錳鐵鋰（lmfp）因成本較低，且具有較高的電壓平臺和能量密度被廣泛關注。lmfp材料本身雖具有較佳的電化學性能，但其比表面積較大，導致lmfp材料在制備鋰離子電池的過程中的加工難度較大，且制備的鋰離子電池的電化學性能較差。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的主要目的是提供正極活性材料、制備方法、鋰離子電池及用電設備，旨在解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題。

2、為解決上述技術問題，本申請采用的第一方面的技術方案是：提供一種正極活性材料，該正極活性材料包括改性磷酸錳鐵鋰復合材料，改性磷酸錳鐵鋰復合材料包括主體材料，主體材料包括磷酸鐵鋰材料和磷酸錳鐵鋰材料，磷酸鐵鋰材料的體積平均粒徑大于磷酸錳鐵鋰材料的體積平均粒徑，磷酸錳鐵鋰材料位于磷酸鐵鋰材料表面。

3、在一實施方式中，磷酸錳鐵鋰材料的體積平均粒徑為100nm-500nm。

4、在一實施方式中，磷酸鐵鋰材料的體積平均粒徑為0.8μm-2μm。

5、在一實施方式中，磷酸錳鐵鋰材料與磷酸鐵鋰材料的摩爾比為(1-10):1。

6、在一實施方式中，改性磷酸錳鐵鋰復合材料包括結構式為limnxfe1-xpo4的材料，其中，0.1≤x≤0.6。

7、在一實施方式中，改性磷酸錳鐵鋰復合材料還包括包覆層，包覆層位于磷酸錳鐵鋰材料和磷酸鐵鋰材料的表面，包覆層包括c元素和f元素。

8、在一實施方式中，包覆層與改性磷酸錳鐵鋰復合材料的質量比為(0.01-0.02):1。

9、在一實施方式中，包覆層的厚度為2nm-15nm。

10、在一實施方式中，c元素和f元素的質量比為1:(3-9)。

11、本申請第二方面提供一種正極活性材料的制備方法，包括：將磷酸錳鐵鋰材料和磷酸鐵鋰材料混合，經(jīng)過第一次燒結，獲得主體材料，其中，磷酸鐵鋰材料的體積平均粒徑大于磷酸錳鐵鋰材料的體積平均粒徑，正極活性材料包括改性磷酸錳鐵鋰復合材料，改性磷酸錳鐵鋰復合材料包括主體材料。

12、在一實施方式中，磷酸錳鐵鋰材料與磷酸鐵鋰材料的摩爾比為(1-10):1。

13、在一實施方式中，第一次燒結的步驟包括：在氮氣環(huán)境中，將磷酸錳鐵鋰材料和磷酸鐵鋰材料的混合物在200℃-400℃預燒結3h-5h后，繼續(xù)將溫度升高到500℃-600℃進行二次燒結6h-10h。

14、在一實施方式中，在獲得主體材料的步驟后，還可以包括：將主體材料、碳源和氟源混合，經(jīng)過第二次燒結，獲得改性磷酸錳鐵鋰復合材料。

15、在一實施方式中，第二次燒結的步驟包括：在氮氣環(huán)境中，將主體材料、碳源和氟源的混合物在300℃-450℃預燒結3h-5h后，繼續(xù)將溫度升高到500℃-800℃進行二次燒結6h-10h。

16、在一實施方式中，碳源和氟源的質量和與主體材料的質量比為(0.1-0.25):1。

17、在一實施方式中，碳源和氟源的質量比為1:(3-9)。

18、在一實施方式中，碳源包括葡萄糖、蔗糖中的至少一種。

19、在一實施方式中，氟源包括氟化銨、氟化鋰、氟化鐵中的至少一種。

20、本申請第三方面提供一種鋰離子電池，包括第一方面的正極活性材料或/和第二方面的正極活性材料的制備方法。

21、本申請第四方面提供一種用電設備，包括第三方面的鋰離子電池。

22、本申請的技術方案中，磷酸錳鐵鋰復合材料包括主體材料，主體材料包括磷酸錳鐵鋰材料和磷酸鐵鋰材料，磷酸錳鐵鋰材料的體積平均粒徑較小，而磷酸鐵鋰材料的體積平均粒徑較大，使得磷酸錳鐵鋰材料可以填補磷酸鐵鋰材料顆粒之間的空隙，改善了漿料的可加工性。磷酸錳鐵鋰材料的粒徑較小，具有較高的能量密度。此外，磷酸錳鐵鋰材料和磷酸鐵鋰材料部分融合，使粒徑較小的磷酸錳鐵鋰材料原位生長在粒徑較大的磷酸鐵鋰材料的表面，從而保留了磷酸鐵鋰材料和磷酸錳鐵鋰材料的形態(tài)和結構框架，增強了主體材料的結構穩(wěn)定性，進而提高了改性磷酸錳鐵鋰復合材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料包括改性磷酸錳鐵鋰復合材料，所述改性磷酸錳鐵鋰復合材料包括主體材料，所述主體材料包括磷酸鐵鋰材料和磷酸錳鐵鋰材料，所述磷酸鐵鋰材料的體積平均粒徑大于所述磷酸錳鐵鋰材料的體積平均粒徑，所述磷酸錳鐵鋰材料和所述磷酸鐵鋰材料部分融合，使所述磷酸錳鐵鋰材料原位生長于所述磷酸鐵鋰材料的表面。

2.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述磷酸錳鐵鋰材料的體積平均粒徑為100nm-500nm。

3.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述磷酸鐵鋰材料的體積平均粒徑為0.8μm-2μm。

4.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述磷酸錳鐵鋰材料與所述磷酸鐵鋰材料的摩爾比為(1-10):1。

5.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述改性磷酸錳鐵鋰復合材料包括結構式為limnxfe1-xpo4的材料，其中，0.1≤x≤0.6。

6.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述改性磷酸錳鐵鋰復合材料還包括包覆層，所述包覆層位于所述磷酸錳鐵鋰材料和所述磷酸鐵鋰材料的表面，所述包覆層包括c元素和f元素。

7.根據(jù)權利要求6所述的正極活性材料，其特征在于，所述包覆層與所述改性磷酸錳鐵鋰復合材料的質量比為(0.01-0.02):1。

8.根據(jù)權利要求6所述的正極活性材料，其特征在于，所述包覆層的厚度為2nm-15nm。

9.根據(jù)權利要求6所述的正極活性材料，其特征在于，所述c元素和所述f元素的質量比為1:(3-9)。

10.一種如權利要求1-9任一項所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，包括：

11.根據(jù)權利要求10所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸錳鐵鋰材料與所述磷酸鐵鋰材料的摩爾比為(1-10):1。

12.根據(jù)權利要求10所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述第一次燒結的步驟包括：在氮氣環(huán)境中，將所述磷酸錳鐵鋰材料和所述磷酸鐵鋰材料的混合物在200℃-400℃預燒結3h-5h后，繼續(xù)將溫度升高到500℃-600℃進行二次燒結6h-10h。

13.根據(jù)權利要求10所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，在所述獲得主體材料的步驟后，還可以包括：

14.根據(jù)權利要求13所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述第二次燒結的步驟包括：在氮氣環(huán)境中，將所述主體材料、所述碳源和所述氟源的混合物在300℃-450℃預燒結3h-5h后，繼續(xù)將溫度升高到500℃-800℃進行二次燒結6h-10h。

15.根據(jù)權利要求13所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述碳源和所述氟源的質量和與所述主體材料的質量比為(0.1-0.25):1。

16.根據(jù)權利要求13所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述碳源和所述氟源的質量比為1:(3-9)。

17.根據(jù)權利要求13所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖中的至少一種。

18.根據(jù)權利要求13所述的正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述氟源包括氟化銨、氟化鋰、氟化鐵中的至少一種。

19.一種鋰離子電池，其特征在于，包括如權利要求1-9任一項所述的正極活性材料，或/和權利要求10-18任一項所述的正極活性材料的制備方法。

20.一種用電設備，其特征在于，包括如權利要求19所述的鋰離子電池。

技術總結
本申請涉及鋰離子電池技術領域，特別是涉及正極活性材料、制備方法、鋰離子電池及用電設備。正極活性材料包括改性磷酸錳鐵鋰復合材料，改性磷酸錳鐵鋰復合材料包括主體材料，主體材料包括磷酸鐵鋰材料和磷酸錳鐵鋰材料，磷酸鐵鋰材料的體積平均粒徑大于磷酸錳鐵鋰材料的體積平均粒徑，磷酸錳鐵鋰材料和磷酸鐵鋰材料部分融合，使磷酸錳鐵鋰材料原位生長于磷酸鐵鋰材料的表面。由此，可使由改性磷酸錳鐵鋰復合材料制備的鋰離子電池既具有較佳的電化學性能，還能減小鋰離子電池的生產(chǎn)加工的難度。

技術研發(fā)人員：陳嘉鑫,羅倩,許延蘋,李志
受保護的技術使用者：浙江凌驍能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9