【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電化學，尤其涉及一種正極極片、正極材料的制備方法、電池和儲能裝置。
技術介紹
1、二次電池(例如鋰離子電池)具有比能量大、工作電壓高、自放電率低、體積小、重量輕等特點，廣泛應用于電能儲存、便攜式電子設備和電動汽車等各個領域。
2、磷酸錳鐵鋰具有相對較好的安全性和循環性能。然而，磷酸錳鐵鋰的電導性、li+擴散系數比磷酸鐵鋰更差，導致正極材料容量性能難以充分發揮，而且由于其阻抗大，在恒功率測試條件下，正極材料放電容量進一步降低，導致磷酸錳鐵鋰在儲能應用場景下受到限制，影響電池的倍率性能和循環性能。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本申請公開了一種正極極片、正極材料的制備方法、電池和儲能裝置，以提高二次電池的倍率性能和循環性能，從而拓寬基于磷酸錳鐵鋰的二次電池在儲能應用場景下的應用前景。
2、第一個方面，本申請提供了一種正極極片，包括正極集流體，所述正極集流體的至少一面具有正極材料層，所述正極材料層包括正極材料，其中，
3、所述正極材料具有化學式limnxfe1-x-ymypo4，0.5≤x≤0.7，0.01≤y≤0.04，m元素選自mg或ti中的至少一種；
4、所述正極材料的顆粒的橫斷面具有放射狀分布的第一孔洞，所述橫斷面的中央區域還具有弧狀的第二孔洞。
5、在本申請的一些實施方案中，所述正極材料的顆粒的橫斷面中，所述第二孔洞的面積在所述橫斷面的總面積中的占比為a，8％≤a≤21％。
6、在本申請
7、在本申請的一些實施方案中，所述正極材料的顆粒的橫斷面具有多條放射狀的離子傳輸通道，每條所述離子傳輸通道由多個所述第一孔洞沿所述橫斷面的中央至表層方向分布而成。
8、在本申請的一些實施方案中，所述正極材料的dv50為5μm～8μm。
9、在本申請的一些實施方案中，所述正極材料的xrd譜圖中包括第一衍射特征峰(110)和第二衍射特征峰(131)，第一衍射特征峰的峰強為i110，第二衍射特征峰的峰強為i131，1.445≤i131/i110≤1.455。
10、在本申請的一些實施方案中，含有所述正極極片的扣式電池的0.5c放電容量不低于140mah/g，1c放電容量為不低于130mah/g，200圈循環容量保持率不低于84％。
11、第二個方面，本申請提供一種正極材料的制備方法，包括以下步驟：
12、按照limnxfe1-x-ymypo4所需的化學計量比稱取鐵源、錳源、磷源、鋰源和m元素源作為反應原料，加水混合后配制成金屬鹽溶液，其中，0.5≤x≤0.7，0.01≤y≤0.04，m元素選自mg或ti中的至少一種；
13、將所述金屬鹽溶液、多孔中空碳微球、沉淀劑溶液和絡合劑溶液混合后，保持反應體系ph值大于等于10，進行沉淀化合反應，得到磷酸錳鐵鋰前驅體；
14、將所得磷酸錳鐵鋰前驅體與碳源混合后進行噴霧干燥，形成粉末；
15、將所得粉末進行溫度為650℃～750℃的高溫燒結處理，得到正極材料。
16、在本申請的一些實施方案中，所述多孔中空碳微球與所述反應原料的質量比為(10～15)∶100。
17、在本申請的一些實施方案中，所述磷酸錳鐵鋰前驅體與所述碳源的質量比為(93～97)∶(3～7)。
18、在本申請的一些實施方案中，所述多孔中空碳微球通過以下步驟得到：
19、將蔗糖溶液通過噴霧干燥法形成碳微球前驅體；
20、對所述碳微球前驅體進行溫度為400℃～450℃的低溫燒結處理，得到所述多孔中空碳微球。
21、第三個方面，本申請提供一種電池，包括第一方面所述的正極極片。
22、第四個方面，本申請提供一種儲能裝置，包括箱體和至少一個第三方面所述的電池，所述電池收容于所述箱體中。
23、第五個方面，本申請提供一種用電設備，包括第四方面所述的儲能裝置，所述儲能裝置為所述用電設備進行供電。
24、與現有技術相比，本申請至少具有如下有益效果：
25、本申請提供了一種正極極片、正極材料的制備方法、電池和儲能裝置，其中正極極片中的正極材料具有化學式limnxfe1-x-ymypo4，0.5≤x≤0.7，0.01≤y≤0.04，m元素選自mg或ti中的至少一種，為磷酸錳鐵鋰正極材料；正極材料的橫斷面具有放射狀分布的第一孔洞，橫斷面的中央區域還具有弧狀的第二孔洞，上述第一孔洞和第二孔洞的結構分布特點有利于電解液高效快速浸潤到正極材料的顆粒內部，并縮短li+的遷移距離，從而提高正極材料的容量性能發揮和倍率性能發揮。具有本申請正極材料的正極極片應用于二次電池時，能夠提高二次電池的倍率性能和循環性能。上述二次電池應用于儲能裝置中時，能夠拓寬基于磷酸錳鐵鋰正極材料的二次電池在儲能應用場景下的應用前景。
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1.一種正極極片，其特征在于，包括正極集流體，所述正極集流體的至少一面具有正極材料層，所述正極材料層包括正極材料，其中，
2.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的顆粒的橫斷面中，所述第二孔洞的面積在所述橫斷面的總面積中的占比為A，8％≤A≤21％。
3.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第二孔洞的長度為L，L≥5μm。
4.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的顆粒的橫斷面具有多條放射狀的離子傳輸通道，每條所述離子傳輸通道由多個所述第一孔洞沿所述橫斷面的中央至表層方向分布而成。
5.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的Dv50為5μm～8μm。
6.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的XRD譜圖中包括第一衍射特征峰(110)和第二衍射特征峰(131)，第一衍射特征峰的峰強為I110，第二衍射特征峰的峰強為I131，1.445≤I131/I110≤1.455。
7.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，含有所述正極極片
8.一種正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述多孔中空碳微球與所述反應原料的質量比為(10～15)∶100。
10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述磷酸錳鐵鋰前驅體與所述碳源的質量比為(93～97)∶(3～7)。
11.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述多孔中空碳微球通過以下步驟得到：
12.一種電池，其特征在于，包括權利要求1～7任一項所述的正極極片。
13.一種儲能裝置，其特征在于，包括箱體和至少一個權利要求12所述的電池，所述電池收容于所述箱體中。
14.一種用電設備，其特征在于，包括權利要求13所述的儲能裝置，所述儲能裝置為所述用電設備進行供電。
...【技術特征摘要】
1.一種正極極片，其特征在于，包括正極集流體，所述正極集流體的至少一面具有正極材料層，所述正極材料層包括正極材料，其中，
2.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的顆粒的橫斷面中，所述第二孔洞的面積在所述橫斷面的總面積中的占比為a，8％≤a≤21％。
3.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第二孔洞的長度為l，l≥5μm。
4.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的顆粒的橫斷面具有多條放射狀的離子傳輸通道，每條所述離子傳輸通道由多個所述第一孔洞沿所述橫斷面的中央至表層方向分布而成。
5.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的dv50為5μm～8μm。
6.根據權利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極材料的xrd譜圖中包括第一衍射特征峰(110)和第二衍射特征峰(131)，第一衍射特征峰的峰強為i110，第二衍射特征峰的峰強為i131，1.445≤i131/i110≤1.455。
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝炎崇，鄭建明，焦天鵬，楊文輝，
申請(專利權)人：廈門海辰儲能科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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