CN116805685B - 正极活性材料、正极极片、锂离子电池及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正极活性材料、正极极片、锂离子电池及用电设备，正极活性材料包括：磷酸铁锂颗粒，粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的体积占比为x，粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的体积占比为z，z/x的范围为0.5～2.8。根据本发明实施例的正极活性材料，通过将粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的占比与粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的占比的比值控制在0.5～2.8范围内，可以使得正极活性材料具有较高的压实密度，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极活性材料的容量发挥。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种正极活性材料、正极极片、锂离子电池及用电设备。
背景技术
锂离子电池作为一种能量储存和转换的装置，与传统的镍氢电池和铅酸电池相比，具有能量密度大、工作电压高、能量转化效率高、循环寿命长和无记忆效应等诸多优点。而正极材料作为锂离子电池最为关键的核心部件，是决定锂离子电池的成本、电压、能量密度、倍率、循环以及安全性等性能的重要因素。在众多锂离子电池的正极材料中，磷酸铁锂（LiFePO4）具有价格低廉、原料丰富、安全环保和热稳定性好等特点。
然而，相关技术中的磷酸铁锂作为正极材料使用时，依然存在内阻较大、导电性较差等问题，制约了应用磷酸铁锂作为正极材料的电池性能的进一步提升。因此，有待改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种正极活性材料，该正极活性材料具有较高的压实密度，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极活性材料的容量发挥。
本发明还提出了一种具有上述正极活性材料的正极极片。
本发明还提出了一种具有上述正极极片的锂离子电池。
本发明还提出了一种具有上述锂离子电池的用电设备。
根据本发明第一方面实施例的正极活性材料，包括：磷酸铁锂颗粒，粒径小于1um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为x，粒径大于5um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为z，z/x的范围为0.5～2.8。
根据本发明实施例的正极活性材料，通过将粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的占比与粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的占比的比值控制在0.5～2.8范围内，可以使得正极活性材料具有较高的压实密度，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极活性材料的容量发挥。
根据本发明的一些实施例，z/x的范围为1.5～2.5。
根据本发明的一些实施例，粒径大于5um且小于20um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为z。
根据本发明的一些实施例，x的范围为11%～30%，z的范围为5%～40%。
根据本发明的一些实施例，粒径不小于1um且不大于5um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为y，y的范围为40%～80%。
根据本发明的一些实施例，所述磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积为V，V的单位为Å3，V的取值范围为291.1～294.6。
根据本发明的一些实施例，所述磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积为V，V的单位为Å3，(z/x)*(V/300)的取值范围为0.49～2.74。
根据本发明第二方面实施例的正极极片，包括：正极集流体以及涂覆于所述正极集流体的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括根据本发明上述第一方面实施例的正极活性材料。
根据本发明实施例的正极极片，通过将正极活性物质层设置为包括上述的正极活性材料，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极活性物质层的容量发挥。
根据本发明第三方面实施例的锂离子电池，包括：壳体；电极组件，设于所述壳体内，所述电极组件包括负极极片和正极极片，所述正极极片为根据本发明上述第二方面实施例的正极极片。
根据本发明实施例的锂离子电池，通过将正极极片设置为上述的正极极片，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极的容量发挥。
根据本发明第四方面实施例的用电设备，包括：根据本发明上述第三方面实施例的锂离子电池。
根据本发明实施例的用电设备，通过设置上述的锂离子电池，该锂离子电池可以作为用电设备的电力源，由于该锂离子电池整体性能较好，从而可以提升该用电设备的整体性能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是实施例6中的磷酸铁锂颗粒与对比例1中的磷酸铁锂颗粒的电子扫描电镜照片的对比；
图2是实施例6中的磷酸铁锂颗粒与对比例1中的磷酸铁锂颗粒的粒度分布图的对比；
图3是实施例6中的磷酸铁锂颗粒与对比例1中的磷酸铁锂颗粒的X射线衍射图谱的对比；
图4是实施例6中的磷酸铁锂颗粒与对比例1中的磷酸铁锂颗粒的压实密度-压强曲线的对比图；
图5是实施例6中的磷酸铁锂颗粒与对比例1中的磷酸铁锂颗粒的粉末电阻率-压强曲线的对比图；
图6是实施例6中的磷酸铁锂颗粒与对比例1中的磷酸铁锂颗粒对应的半扣电池的EIS阻抗谱的对比图；
图7是实施例6中的磷酸铁锂颗粒与对比例1中的磷酸铁锂颗粒对应的半扣电池的克容量-电压曲线的对比图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面描述根据本发明实施例的正极活性材料。
根据本发明第一方面实施例的正极活性材料，包括：磷酸铁锂颗粒，粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的体积占比为x，粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的体积占比为z，z/x的范围为0.5～2.8。
需要说明的是，粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的体积占比是指：正极活性材料中所有粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的总体积与正极活性材料中所有的磷酸铁锂颗粒的总体积的比值；粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的体积占比是指：正极活性材料中所有粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的总体积与正极活性材料中所有的磷酸铁锂颗粒的总体积的比值。
在z/x的值小于0.5时，表明较小尺寸的磷酸铁锂颗粒较多，粒径较小的磷酸铁锂颗粒过多，会导致压实密度较低，磷酸铁锂颗粒之间的间距和间隙较小，吸收电解液的空间较小，相应的吸收电解液量也就较小，电解液不能实现很好地浸润磷酸铁锂颗粒，这样就会导致锂离子在磷酸铁锂颗粒之间的扩散阻抗比较大。但是粒径较小的磷酸铁锂颗粒，电荷在单个磷酸铁锂颗粒内部迁移比较容易，速度较快，电荷迁移阻抗较小。另外同等质量的材料的颗粒数量越多，同样的工艺条件下分散越困难，小尺寸的磷酸铁锂颗粒较多易造成颗粒团聚问题。
在z/x的值大于2.8时，表明较大尺寸的磷酸铁锂颗粒较多，粒径较大的磷酸铁锂颗粒过多，粒径较大的磷酸铁锂颗粒，锂离子在单个磷酸铁锂颗粒内部的扩散路径较长，扩散阻抗较大，电荷转移阻抗也较大，电化学反应活性降低。但是粒径较大的磷酸铁锂颗粒较多时，可以提高压实密度，磷酸铁锂颗粒之间的间距和间隙较大，吸收电解液的空间较大，相应的吸收电解液量也就较大，电解液可以较好地浸润磷酸铁锂颗粒，这样锂离子在磷酸铁锂颗粒之间的扩散阻抗比较小。另外，在较大尺寸的磷酸铁锂颗粒较多时，在制备正极极片的过程中，正极极片的正极材料内部应力较长，大颗粒易破碎，造成活性物质损失，形成死锂，损失容量。
简言之，粒径较小的磷酸铁锂颗粒，压实密度较低，锂离子在磷酸铁锂颗粒之间的扩散阻抗较大。另外，粒径较小的磷酸铁锂颗粒存在易团聚的问题。
粒径较大的磷酸铁锂颗粒，压实密度较高，锂离子在磷酸铁锂颗粒之间的扩散阻抗较小，但是电荷转移阻抗大。另外，粒径较小的磷酸铁锂颗粒存在大颗粒易破碎导致活性物质损失的问题。
本发明通过将较大颗粒的磷酸铁锂颗粒与较小颗粒的磷酸铁锂颗粒控制在一定范围内，将粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的占比与粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的占比的比值控制在0.5～2.8范围内，这样可以使得磷酸铁锂颗粒中较大颗粒以及较小颗粒的比例较为合适，使得颗粒之间的堆积更加合理，可以使得正极活性材料整体具有较高的压实密度，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极活性材料的容量发挥。
本发明实施例的磷酸铁锂颗粒可以通过高温固相法或液相法制备获得，例如可以通过控制反应参数（例如反应时间、反应温度等）控制制备出的磷酸铁锂颗粒的尺寸大小以及尺寸分布。
例如，根据本发明的一些实施例，将一定配比的锂源、二价铁源、磷源和碳源通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，制得前驱体；而后在惰性气氛中，于600～1200℃温度下反应2～10小时，制得磷酸铁锂颗粒。上述锂源、二价铁源、磷源和碳源的配比可以是，(1.0～1.5):1:1：(0.01～0.2)，该配比是指摩尔比。
再例如，根据本发明的一些实施例，将一定配比的锂源、二价铁源和磷源在机械搅拌水热釜（固含量20%～60%）中搅拌10～120min，制得前驱体；而后在惰性气氛中，于120～200℃温度下反应2～12小时，制得磷酸铁锂颗粒。上述锂源、二价铁源、磷源和碳源的配比可以是，(2.3～3.5):1:1，该配比是指摩尔比。
锂源可以包括氢氧化锂（LiOH）、碳酸锂(Li2CO3)、碳酸氢锂(LiHCO3)、硫酸锂(Li2SO4)、氯化锂(LiCl)、硝酸锂（LiNO3）和草酸锂(Li2C2O4)及其水合物中的至少一种。
铁源可以包括氧化亚铁（FeO）、四氧化三铁（Fe3O4）、硫酸亚铁（FeSO4）、硫酸铁（Fe2(SO4)3）、磷酸铁(FePO4)、氯化亚铁（FeCl2）、氯化铁（FeCl3）、硝酸亚铁（Fe(NO3)2）、硝酸铁（Fe(NO3)3）及其水合物中的至少一种。
磷源可以包括磷酸（H3PO4），或磷锂化合物，如磷酸锂（Li3PO4）、磷酸二氢锂（LiH2PO4）或磷酸一氢锂（Li2HPO4）等。
碳源可以包括葡萄糖、聚乙二醇等。
根据本发明实施例的正极活性材料，通过将粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的占比与粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的占比的比值控制在0.5～2.8范围内，可以使得正极活性材料具有较高的压实密度，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极活性材料的容量发挥。
根据本发明的一些实施例，z/x的范围为1.5～2.5。例如，z/x的值可以为1.5、1.8、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5等。通过进一步将粒径大于5um的磷酸铁锂颗粒的占比与粒径小于1um的磷酸铁锂颗粒的占比的比值控制在1.5～2.5范围内，可以使得正极活性材料具有更高的压实密度，可以更好地降低阻抗，更好地提高导电性，可以更好地提升正极活性材料的容量发挥。
根据本发明的一些实施例，粒径大于5um且小于20um的磷酸铁锂颗粒的体积占比为z。通过将粒径较大的磷酸铁锂颗粒的粒径控制在5um至20um之间，可以使得较大颗粒的磷酸铁锂颗粒的粒径尺寸较为合理，避免较大颗粒的磷酸铁锂颗粒的粒径尺寸过大导致的颗粒的粒度一致性较差，可以进一步地提升具有该磷酸铁锂颗粒的正极活性材料的整体性能。
根据本发明的一些实施例，x的范围为11%～30%，z的范围为5%～40%。例如，x的值可以为11%、15%、18%、20%、23%、25%、28%、30%等；z的值可以为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%等。
通过将较小尺寸的磷酸铁锂颗粒的占比控制在11%～30%，并且将较大尺寸的磷酸铁锂颗粒的占比控制在5%～40%，使得较小尺寸的磷酸铁锂颗粒占比以及较大尺寸的磷酸铁锂颗粒的占比控制在合理范围内，使得较小尺寸的磷酸铁锂颗粒的占比以及较大尺寸的磷酸铁锂颗粒的占比均控制在较低范围，使得较大粒径的磷酸铁锂颗粒以及较小粒径的磷酸铁锂颗粒的占比不会过多，从而使得整个正极活性材料中磷酸铁锂颗粒的各个粒径分布较为合理，更好地提升具有该磷酸铁锂颗粒的正极活性材料的整体性能。
根据本发明的一些实施例，粒径不小于1um且不大于5um的磷酸铁锂颗粒的体积占比为y，y的范围为40%～80%。通过将粒径不小于1um且不大于5um的磷酸铁锂颗粒占比控制在40%～80%，可以使得尺寸在1um～5um的磷酸铁锂颗粒在整个正极活性材料中占有较大地比例，使得整个正极活性材料中不同粒度级别的磷酸铁锂颗粒分布更为合理，使得正极活性材料的压实密度较高，并且整体阻抗降低、导电性较好。
需要说明的是，粒径不小于1um且不大于5um的磷酸铁锂颗粒的体积占比是指：正极活性材料中所有粒径不小于1um且不大于5um的磷酸铁锂颗粒的总体积与正极活性材料中所有的磷酸铁锂颗粒的总体积的比值。
根据本发明的一些实施例，磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积为V，V的单位为Å3，V的取值范围为291.1～294.6。磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积V过小，锂离子嵌入难，磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积V过大，锂离子脱出之后可能会造成单晶胞骨架不稳而导致结构坍塌，活性物质损失，容量损失。通过将磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积V控制在291.1～294.6，可以使得磷酸铁锂颗粒的单晶胞的结构稳定较高，不易发生结构坍塌，并且也有利于锂离子嵌入至磷酸铁锂颗粒的晶格中，从而可以进一步地提高正极活性材料的电化学性能。
根据本发明的一些实施例，磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积为V，V的单位为Å3，(z/x)*(V/300)的取值范围为0.49～2.74。通过将磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积V与上述的z/x的关系满足：0.49≤(z/x)*(V/300) ≤2.74，可以兼顾磷酸铁锂颗粒的粒度级别分布以及磷酸铁锂的单晶胞体积V，这样不仅使得正极活性材料中的磷酸铁锂颗粒的粒度级别分布合理，并且可以形成稳定的晶胞，从而使得正极活性材料兼顾较高的压实密度、高导电性、高克容量以及优异的结构稳定性，从而提高正极活性材料的电化学性能。
根据本发明第二方面实施例的正极极片，包括：正极集流体以及涂覆于正极集流体的正极活性物质层，正极活性物质层包括根据本发明上述第一方面实施例的正极活性材料。
根据本发明实施例的正极极片，通过将正极活性物质层设置为包括上述的正极活性材料，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极活性物质层的容量发挥。
根据本发明第三方面实施例的锂离子电池，包括：壳体和电极组件，电极组件设于壳体内，电极组件包括负极极片和正极极片，负极极片和正极极片之间设置隔膜，正极极片为根据本发明上述第二方面实施例的正极极片。
根据本发明实施例的锂离子电池，通过将正极极片设置为上述的正极极片，可以降低阻抗，提高导电性，可以提升正极的容量发挥。
根据本发明第四方面实施例的用电设备，包括：根据本发明上述第三方面实施例的锂离子电池。
可选地，用电设备可以为电动车辆。
根据本发明实施例的用电设备，通过设置上述的锂离子电池，该锂离子电池可以作为用电设备的电力源，由于该锂离子电池整体性能较好，从而可以提升该用电设备的整体性能。
下面结合一些实施例和对比例对本发明实施例的正极活性材料作进一步说明。
准备各个实施例以及对比例所需的正极活性材料中的磷酸铁锂颗粒，各个实施例以及对比例的磷酸铁锂颗粒均通过高温固相法制备获得。
对比例1：碳酸锂(Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于700℃温度下反应8小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒的粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为22:78:0，V为291.1 Å3；
对比例2：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于720℃温度下反应8小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为24：70：6，V为291.2Å3；
实施例1：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于780℃温度下反应9小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为24：64：12，V为291.5Å3；
实施例2：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于790℃温度下反应8.5小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为24：71：5，V为291.8Å3；
实施例3：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于800℃温度下反应8小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为21：58：21，V为292.5 Å3；
实施例4：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于810℃温度下反应8小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为13：67：20，V为293.2Å3；
实施例5：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于815℃温度下反应9.5小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为12：66：22，V为293.8Å3；
实施例6：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于820℃温度下反应10小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为14：55：31，V为294.3 Å3；
实施例7：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于850℃温度下反应12小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为14：51：35，V为294.2 Å3；
实施例8：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于850℃温度下反应10小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为14：47：39，V为294.1Å3；
对比例3：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于780℃温度下反应15小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为14：44：42，V为294.6Å3；
对比例4：碳酸锂((Li2CO3)+ 磷酸铁(FePO4)+聚乙二醇按照比例1.05:1：0.1通过机械球磨或砂磨使材料混合均匀，而后在惰性气氛中，于780℃温度下反应18小时，得到磷酸铁锂（LFP）颗粒粒径分布比例为0～1um：1～5um：5～20um比例为13：44：43，V为294.7Å3。
对上述制备的各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒分别进行电子扫描电镜检测、粒度分布测试、X射线衍射图谱、压实密度测试、粉末电阻率测试。
其中，电子扫描电镜（SEM）检测主要用于定性分析各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒的粒径分布情况，电子扫描电镜检测还可以用于检测各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒的形貌。电子扫描电镜的仪器型号为蔡司sigma300，放大倍数为1k、5k、1w、3w。
粒度分布测试用于定量分析各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒的粒径分布情况；仪器型号：Master Size3000，测量范围：0.02-2000μm，检测角：0-135°；得到粒度分布数据。将粒径分布数据导入origin作图，其中，横坐标为粒径（μm）,纵坐标为体积分布（%），得到粒径分布曲线；在origin中点击“分析”- “积分”，选择范围为0μm到最大粒径，得到积分面积1，所述积分面积1为所有磷酸铁锂颗粒的总体积；选择范围为1μm以下，得到积分面积2，所述积分面积2为粒径小于1um的所有磷酸铁锂颗粒的总体积；选择范围为5μm以上，得到积分面积3，所述积分面积3为粒径大于5um的所有磷酸铁锂颗粒的总体积，粒径小于1um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比x=积分面积2/积分面积1，粒径大于5um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为z=积分面积3/积分面积1。
X射线衍射图谱用于检测和计算各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积；仪器型号及参数：PANalyticalX'Pert³，Cu靶，5-80°，5°/min。
压实密度测试用于测试各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒在不同压强下的压实密度；仪器型号：电子压力试验机(力试），称样量：1± 0.05g，加压位移控制：10mm/min，保压 30s；泄压位移控制：30mm/min，保压 10s，测试压力：1T,2T,3T。
粉末电阻率测试用于测试各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒在不同压强下的粉末电阻率；仪器型号：元能prcd3100，0-200MPa。
对上述制备的各个实施例以及各个对比例中的磷酸铁锂颗粒作为正极活性材料，将正极活性材料磷酸铁锂、导电剂（导电炭黑，SP）、粘接剂（聚偏氟乙烯，PVDF）按照85:10:5的质量比例分散至溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，进行混合均匀得到正极浆料，再涂覆到正极集流体铝箔上，烘干得到正极活性物质层，再进行冲压得到正极极片，使用锂金属作为负极，制备出扣式电池，并对扣式电池进行电化学性能测试，电化学性能测试包括EIS阻抗以及克容量，测试所获得的参数参照下述表1。需要说明的是，下述表1中的压实密度以及粉末电阻率均是在30MPa压强下测得。
表1
从上述表1中可以看出，z/x的比值在0.5～2.8时，磷酸铁锂颗粒的压实密度较大、粉末电阻率较低、EIS阻抗较低，克容量较大，从而可以降低内阻、提高导电性以及容量；z/x的比值在1.8～2.5时，整体内阻更低，导电性更好，容量更高。
其中，实施例6和对比例1中的磷酸铁锂颗粒的电子扫描电镜（SEM）检测出的照片参照图1，从图1可以看出（特别是在3w倍数下可以明显看出），实施例6中的磷酸铁锂颗粒的粒径整体相对对比例1中的磷酸铁锂颗粒的粒径较大。
实施例6和对比例1中的磷酸铁锂颗粒的粒径具体分布如下表2以及图2。
表2
相比于对比例1中的磷酸铁锂颗粒，实施例6中的对比例1中的磷酸铁锂颗粒总体粒径较大，且大尺寸颗粒占比较多。对比例1中的磷酸铁锂颗粒的粒径粒度范围：0～1um占比22%，1～5um占比78%，5～20um占比0%；实施例6中的磷酸铁锂颗粒的粒度范围：0～1um占比14%，1～5um占比55%，5～20um占比31%。
实施例6和对比例1中的磷酸铁锂颗粒的XRD数据如下表3以及图3：对比例1中的磷酸铁锂颗粒的单晶胞在a、b、c轴上都稍短，单晶胞体积也较小为291.1 Å3；相对，对比例1中的磷酸铁锂颗粒，实施例6中的磷酸铁锂颗粒的单晶胞在a、b、c轴上都稍长，单晶胞体积为294.3 Å3。
表3
参照图4，图4示出了实施例6和对比例1中的磷酸铁锂颗粒的压实密度-压强曲线，在不同压强下，实施例6中的磷酸铁锂颗粒的压实密度均高于对比例1中的磷酸铁锂颗粒的压实密度。
参照图5，图5示出了实施例6和对比例1中的磷酸铁锂颗粒的粉末电阻率-压强曲线，在不同压强下，实施例6中的磷酸铁锂颗粒的粉末电阻率均明显高于对比例1中的磷酸铁锂颗粒的粉末电阻率。
参照图6，图6示出了实施例6和对比例1中的磷酸铁锂颗粒对应的扣式电池的EIS阻抗谱的对比图，由图6中曲线的半圆弧部分可以看出，实施例6中的磷酸铁锂颗粒对应的扣式电池的电荷转移阻抗小于对比例1中的磷酸铁锂颗粒对应的扣式电池的电荷转移阻抗，证明实施例6中的磷酸铁锂颗粒对应的电池充放电极化较小，也是循环中容量发挥较高的原因。
参照图7，图7示出了实施例6和对比例1中的磷酸铁锂颗粒的扣式电池的克容量-电压曲线的对比图，体现出了充放电容量发挥，实施例6中的磷酸铁锂颗粒对应的扣式电池的克容量为158mAh/g，对比例1中的磷酸铁锂颗粒对应的扣式电池的克容量为156mAh/g，实施例6中的磷酸铁锂颗粒对应的电池的克容量高于对比例1中的磷酸铁锂颗粒的对应电池的克容量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种正极活性材料，其特征在于，包括：磷酸铁锂颗粒，粒径小于1um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为x，粒径不小于1um且不大于5um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为y，粒径大于5um且小于20um的所述磷酸铁锂颗粒的体积占比为z，x的范围为11%～30%，y的范围为40%～80%，z的范围为5%～40%，z/x的范围为1.5～2.5；
所述磷酸铁锂颗粒的单晶胞体积为V，V的单位为Å3，V的取值范围为293.2～294.3，(z/x)*(V/300)的取值范围为0.49～2.74。
2.一种正极极片，其特征在于，包括：正极集流体以及涂覆于所述正极集流体的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括根据权利要求1所述的正极活性材料。
3.一种锂离子电池，其特征在于，包括：
壳体；
电极组件，设于所述壳体内，所述电极组件包括负极极片和正极极片，所述正极极片为根据权利要求2所述的正极极片。
4.一种用电设备，其特征在于，包括：根据权利要求3所述的锂离子电池。
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