本發(fā)明屬于正極材料，尤其涉及正極材料及電池。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源的轉(zhuǎn)型，風(fēng)能、太陽能、潮汐能等新型清潔能源受到了人們廣泛關(guān)注，但這些能源存在間歇性，不確定性的問題，需要一種儲能裝置將他們轉(zhuǎn)化為可穩(wěn)定儲存的能源。鋰離子電池作為一種優(yōu)良的儲能裝置，能夠?qū)⑦@些新能源轉(zhuǎn)化為電能長期儲存，同時需要時能將這些電源穩(wěn)定輸出。鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于移動電話、筆記本電腦、相機等便攜式電子產(chǎn)品中，而在電動汽車領(lǐng)域中鋰離子電池的應(yīng)用也越來越廣，作為高性能鋰離子電池正極材料，橄欖石磷酸錳鐵鋰limnxfe1-xpo4(lmfp)、磷酸鐵鋰lifepo4(lfp)，其較低的電導(dǎo)率限制了其進一步應(yīng)用。

2、因此，如何提升正極材料的電導(dǎo)率是目前急需解決的問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N正極材料及電池，本申請的正極材料兼具高離子電導(dǎo)率及電子導(dǎo)電率，在保障正極材料的容量的同時，提高倍率性能。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N正極材料，所述正極材料包括內(nèi)核及位于所述內(nèi)核至少部分表面的碳材料；所述正極材料包括粒徑≤3μm的第一顆粒及粒徑≥8μm的第二顆粒；

3、采用拉曼測試所述正極材料，并根據(jù)tuinstra-koenig方程計算得到所述正極材料表面的石墨晶體沿a軸方向的微晶尺寸為la，，λ為拉曼測試中光的激發(fā)波長；

4、其中，所述第一顆粒表面的石墨微晶尺寸為la1?nm，所述第二顆粒表面的石墨微晶尺寸為la2?nm，所述正極材料滿足：1.3≤la2/la1≤1.91。

5、在一些實施方式中，所述第一顆粒表面的id/ig比值為a，所述第二顆粒表面的id/ig比值為b，1.25≤a/b≤1.7。

6、在一些實施方式中，2.6≤a≤3.2。

7、在一些實施方式中，1.8≤b≤2.4。

8、在一些實施方式中，5.0≤la1≤6.8。

9、在一些實施方式中，7.5≤la2≤10.2。

10、在一些實施方式中，所述正極材料的粒徑數(shù)量分布曲線具有符合voigt函數(shù)分布的峰，且粒徑為1.5μm~11μm范圍內(nèi)的顆粒粒徑分布寬度為span（b），滿足1.7＜span（b）＜2.4。

11、在一些實施方式中，所述正極材料的化學(xué)通式為linmnxfeym1-x-ypo4，其中0.9≤n≤1.2，0≤x＜0.8，0.2<y＜1，m包括ti、nb、ta、ba、sr、mg、zn、v、mo、y和w中的至少一種。

12、在一些實施方式中，所述正極材料包括由一次顆粒團聚形成的二次顆粒，其中，所述一次顆粒的粒徑為50nm~250nm。

13、在一些實施方式中，所述二次顆粒的球形度為0.85~0.90。

14、在一些實施方式中，所述正極材料的振實密度為1.4?g/cm3~1.85?g/cm3。

15、在一些實施方式中，所述正極材料的比表面積為7?m2/g~15?m2/g。

16、在一些實施方式中，所述正極材料的壓實密度為2.05?g/cm3~2.35?g/cm3。

17、在一些實施方式中，所述正極材料的ph值為9.5~10.5。

18、在一些實施方式中，所述正極材料的吸油值為20?ml/100g~40?ml/100g。

19、在一些實施方式中，所述正極材料的粉末電阻率為10~100?ω·m。

20、在一些實施方式中，所述正極材料中的碳元素的質(zhì)量含量為1.4wt%~1.7wt%。

21、在一些實施方式中，所述正極材料中的磁性物質(zhì)的質(zhì)量含量為0.1~0.75?mg/kg。

22、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N電池，所述電池包括正極材料。

23、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備如下有益效果：

24、本申請?zhí)峁┑恼龢O材料，正極材料的內(nèi)核表面至少部分區(qū)域包覆了碳材料，小粒徑的第一顆粒表面碳材料中的石墨微晶尺寸la1與大粒徑的第二顆粒表面碳材料中的石墨微晶尺寸la2。由于大粒徑的第二顆粒的電子傳輸路徑長，小粒徑的第一顆粒的電子傳輸路徑短，發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，通過控制第一顆粒和第二顆粒表面的石墨微晶尺寸滿足：1.3≤la2/la1≤1.91，使大粒徑的第二顆粒的表面形成沿a軸方向尺寸更大的石墨微晶尺寸，沿a軸方向的大尺寸的石墨微晶可以更快地傳輸電子，由于離子耦合電子轉(zhuǎn)移，因此也可以較大地提高了鋰離子在第二顆粒表面的傳輸效率，有利于改善鋰離子的脫嵌效率。小粒徑的第一顆粒表面形成沿a軸方向的尺寸較小的石墨微晶，由于第一顆粒本身粒徑較小，第一顆粒能夠具有較高的離子和電子傳輸效率，尺寸較小的石墨微晶對第一顆粒的電子及離子傳輸影響較小，從而可以使正極材料中的第一顆粒與第二顆粒在整體上呈現(xiàn)高度的鋰離子傳導(dǎo)一致性；另外，第一顆粒表面形成較小的石墨微晶尺寸，可以抑制第一顆粒內(nèi)一次顆粒的生長，減少第一顆粒內(nèi)的一次顆粒過度生長而導(dǎo)致的容量衰減。因此，本申請的正極材料具有良好的電導(dǎo)率、容量及倍率性能。

技術(shù)特征：

1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括內(nèi)核及位于所述內(nèi)核至少部分表面的碳材料；所述正極材料包括粒徑≤3μm的第一顆粒及粒徑≥8μm的第二顆粒；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述第一顆粒表面的id/ig比值為a，所述第二顆粒表面的id/ig比值為b，1.25≤a/b≤1.7。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料滿足以下特征中的至少一種：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料的粒徑數(shù)量分布曲線具有符合voigt函數(shù)分布的峰，且粒徑為1.5μm~11μm范圍內(nèi)的顆粒粒徑分布寬度為span（b），滿足1.7＜span（b）＜2.4。

5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料的化學(xué)通式為linmnxfeym1-x-ypo4，其中0.9≤n≤1.2，0≤x＜0.8，0.2<y＜1，m包括ti、nb、ta、ba、sr、mg、zn、v、mo、y和w中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料包括由一次顆粒團聚形成的二次顆粒；所述正極材料滿足以下特征中的至少一種：

7.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料滿足以下特征中的至少一種：

8.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料滿足以下特征中的至少一種：

9.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料滿足以下特征中的至少一種：

10.一種電池，其特征在于，所述電池包括權(quán)利要求1~9任一項所述的正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┱龢O材料及電池，正極材料包括內(nèi)核及位于所述內(nèi)核至少部分表面的碳材料；所述正極材料包括粒徑≤3μm的第一顆粒及粒徑≥8μm的第二顆粒；采用拉曼測試所述正極材料，并根據(jù)Tuinstra?Koenig方程計算得到所述正極材料表面的石墨晶體沿a軸方向的微晶尺寸為La，，λ為拉曼測試中光的激發(fā)波長；其中，所述第一顆粒表面的石墨微晶尺寸為La1?nm，所述第二顆粒表面的石墨微晶尺寸為La2?nm，所述正極材料滿足：1.3≤La2/La1≤1.91。本申請的正極材料能夠高離子電導(dǎo)率及電子導(dǎo)電率，改善正極材料的倍率性能。

技術(shù)研發(fā)人員：楊順毅,尹亞,黃友元
受保護的技術(shù)使用者：深圳市貝特瑞納米科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28