CN117038912A - 一种正极材料及其制备方法与电池 - Google Patents

一种正极材料及其制备方法与电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新能源电池技术领域，公开了一种正极材料及其制备方法与电池，该正极材料包括正极活性物质以及包覆在正极活性物质表面的包覆层，包覆层中含有包覆剂，包覆剂选自取代或未取代的碳酸亚乙烯酯和/或取代的碳酸乙烯酯。本发明的正极材料将取代或未取代的碳酸亚乙烯酯和/或取代的碳酸乙烯酯作为包覆剂直接包覆在正极活性物质的表面，相较于添加至电解液中的情况，能够显著提升电池的循环性能和倍率性能。

Description

一种正极材料及其制备方法与电池
技术领域
本发明涉及新能源电池技术领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法与电池。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，锂离子动力电池越发受到业内的关注。其中，正极材料是决定锂离子动力电池电性能的一个关键因素，目前业内较成功的商用锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂、三元材料、尖晶石结构的锰酸锂以及橄榄石结构的磷酸铁锂。
在众多锂离子电池正极材料中，锰酸锂、尖晶石镍锰酸锂、层状镍锰酸锂、磷酸锰铁锂等含锰元素的正极材料具有价格低廉的特点，是目前业内研究的重点。
在上述这些含锰元素的正极材料中，三价锰离子在电池充放电过程中存在姜泰勒效应，容易产生晶格畸变，最终导致锰元素溶出并沉积在电极材料表面。其中，当锰元素溶出沉积在正极材料表面时，会导致正极材料缺少锰相，并在后续的充放电过程中阻碍锂离子扩散，最终使得电池极化增大，容量损失严重；当锰元素溶出沉积在负极材料表面时，二价锰离子会扩散到负极中，并由表面至内层被还原成单质，又被氧化成二价离子，如此反复循环，同时还会导致负极中低嵌锂态的石墨量增加，石墨表面无序化程度增加，最终导致负极表面的SEI膜不断被破坏和再生，消耗大量活性锂及电解质溶液，造成电芯寿命快速衰减以及电芯内部产气等问题。
相关技术中，为了克服锰离子溶出的问题，通常在电解液中加入添加剂来进行电解液改性，然后通过预充化成工艺使电解液中的添加剂在正极表面成膜，以此来减轻电解液对正极材料表面的腐蚀，避免正极材料结构坍塌和性能恶化。
然而，在实现本发明的过程中，发明人发现，相关技术中对电解液进行改性后，电池的循环性能和倍率性能仍有待提升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种正极材料及其制备方法与电池，以解决相关技术中对电解液进行改性无法有效改善电池的循环性能和倍率性能的问题。
第一方面，本发明提供了一种正极材料，包括：正极活性物质以及包覆在正极活性物质表面的包覆层，包覆层中含有包覆剂，包覆剂选自取代或未取代的碳酸亚乙烯酯和/或取代的碳酸乙烯酯。
在相关技术中，碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯或者具有类似结构的类似物通常以添加剂的方式加入至电解液中，并用于在预充化成工艺中在电极表面反应成膜。但是，电解液中通常存在多种添加剂，各种添加剂的反应电位发生顺序、分布浓度、分布位置及各添加剂之间的交联反应等因素均会影响成膜反应的类型及反应程度，也即电解液内部各种添加剂的反应顺序及反应完成程度均存在极大的不确定性，这会严重影响添加剂在电极表面的成膜效果，进而导致电池的循环性能和倍率性能较差。
在本发明提供的上述正极材料中，将取代或未取代的碳酸亚乙烯酯和/或取代的碳酸乙烯酯作为包覆剂直接包覆在正极活性物质的表面，相较于添加至电解液中的情况，一方面，这些包覆剂能够在化学成膜之前通过物理吸附作用在正极活性物质表面形成保护膜；另一方面，在化学成膜反应开始后，在与电解液中相同的成膜反应条件下(例如相同的成膜触发电位下)，该正极材料中正极活性物质表面的包覆剂分布地更加均匀，浓度也更高，且聚集到正极活性物质表面的反应路径也更短，能够迅速地在正极活性物质表面发生成膜反应，生成均匀的保护膜，有效抑制锰离子溶出，使得正极结构更加稳定，负极表面沉积的锰离子更少；而且，成膜反应类型基本可控，反应更加充分，所得保护膜更加均匀，厚度也更薄，极化更小，界面电阻更小。如此，电池的循环性能和倍率性能更好。
在一种可选的实施方式中，取代的碳酸亚乙烯酯包括4位和/或5位被卤素、甲基或卤代甲基中的至少一种取代的碳酸亚乙烯酯，取代的碳酸乙烯酯包括4位和/或5位被卤素、甲基或卤代甲基中的至少一种取代的碳酸乙烯酯；
可选地，取代的碳酸亚乙烯酯包括4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮和4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮中的至少一种；
可选地，取代的碳酸乙烯酯包括氟代碳酸乙烯酯。
在本发明提供的上述正极材料中，包覆剂能够通过自由基聚合成膜，形成致密、稳定的CEI膜，能够有效抑制锰离子溶出，进而有效避免电池性能恶化。
在一种可选的实施方式中，包覆剂与正极活性物质的重量份之比为(1～10):(100～2000)。
在本发明提供的上述正极材料中，包覆剂与正极活性物质的用量配比适宜，包覆剂对正极活性物质的包覆效果良好。
在一种可选的实施方式中，正极活性物质的粒径D50不大于40μm，粒径D90不大于80μm；
可选地，正极活性物质的比表面积不大于5m2/g。
在本发明提供的上述正极材料中，正极活性物质的颗粒大小适宜，一方面是便于包覆剂包覆，有效提升包覆效果，另一方面是能够改善电池性能。
在一种可选的实施方式中，正极活性物质包括含锰正极材料；
可选地，正极活性物质包括锰酸锂、尖晶石镍锰酸锂、层状镍锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂、无钴锰基富锂材料和镍钴锰三元材料中的至少一种。
在本发明提供的上述正极材料中，正极活性物质来源广泛，使得该正极材料的适用范围更广。
第二方面，本发明还提供了一种上述的正极材料的制备方法，包括如下步骤：
将包覆剂与有机溶剂形成包覆剂溶液，并将包覆剂溶液与正极活性物质混合，旋转蒸发以进行混合加热包覆。
在本发明提供的上述制备方法中，针对包覆剂自身的理化性质，通过旋转蒸发的方式进行混合加热包覆，不仅能够显著提升包覆效果，而且具备工艺简单、成本低廉的优点。
在一种可选的实施方式中，旋转蒸发的条件包括：
旋转蒸发仪水温为20℃～150℃；旋转速度为20rpm～100rpm；真空度为90kpa～96kpa；旋转蒸发至有机溶剂蒸干后继续旋转蒸发10min～30min。
在一种可选的实施方式中，有机溶剂包括乙醇、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、苯、甲苯、戊烷、己烷、甲醇、乙醚、四氯化碳、苯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的至少一种。
在一种可选的实施方式中，在将包覆剂溶液与正极活性物质混合时，包覆剂的用量与正极活性物质的用量满足如下关系式：
m1/m2＝n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)；
其中，m1表示包覆剂的用量，单位为g；
M1表示包覆剂的摩尔分子量，单位为g/mol；
m2表示正极活性物质的用量，单位为g；
M2表示正极活性物质的摩尔分子量，单位为g/mol；
n表示正极活性物质中Mn与Li的化学计量之比，且0≤n≤1.95；
c表示包覆剂溶液的固含量的百分数值，且0<c<11；
d表示包覆剂溶液的粘度值，单位为mPa.s，且100≤d≤1950；
i表示包覆剂溶液的固含量的校正系数，且0.85<i≤1.05；
k表示包覆剂的用量的添加量系数，且0<k≤0.24。
在本发明提供的上述制备方法中，按照上式确定包覆剂用量及溶液的固含量、粘度之后，在旋蒸过程中，包覆剂能够均匀受热，从而能够很好地分散在有机溶剂中，旋蒸结束后，有机溶剂被蒸出部分，剩余的有机溶剂能够辅助包覆剂均匀地包覆在正极活性物质表面，增强包覆剂在正极活性物质表面的附着力，这能够显著降低旋转蒸发包覆的难度并改善包覆效果。
第三方面，本发明还提供了一种电池，电池中含有上述的正极材料。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
为了解决上述相关技术中存在的问题，根据本发明的第一方面，提供了一种正极材料，包括：正极活性物质以及包覆在正极活性物质表面的包覆层，包覆层中含有包覆剂，包覆剂选自取代或未取代的碳酸亚乙烯酯和/或取代的碳酸乙烯酯。
在本发明提供的上述正极材料中，将取代或未取代的碳酸亚乙烯酯和/或取代的碳酸乙烯酯作为包覆剂直接包覆在正极活性物质的表面，相较于添加至电解液中的情况，一方面，这些包覆剂能够在化学成膜之前通过物理吸附作用在正极活性物质表面形成保护膜；另一方面，在化学成膜反应开始后，在与电解液中相同的成膜反应条件下(例如相同的成膜触发电位下)，该正极材料中正极活性物质表面的包覆剂分布地更加均匀，浓度也更高，且聚集到正极活性物质表面的反应路径也更短，能够迅速地在正极活性物质表面发生成膜反应，生成均匀的保护膜，有效抑制锰离子溶出，使得正极结构更加稳定，负极表面沉积的锰离子更少；而且，成膜反应类型基本可控，反应更加充分，所得保护膜更加均匀，厚度也更薄，极化更小，界面电阻更小。如此，电池的循环性能和倍率性能更好。
在一种可选的实施方式中，取代的碳酸亚乙烯酯包括4位和/或5位被卤素、甲基或卤代甲基中的至少一种取代的碳酸亚乙烯酯，取代的碳酸乙烯酯包括4位和/或5位被卤素、甲基或卤代甲基中的至少一种取代的碳酸乙烯酯；
可选地，取代的碳酸亚乙烯酯包括4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮和4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮中的至少一种；
可选地，取代的碳酸乙烯酯包括氟代碳酸乙烯酯。
其中，氟代碳酸乙烯酯的结构式如式A所示，4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮的结构式如式B所示，4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮的结构式如式C所示，4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮的结构式如式D所示。
在本发明提供的上述正极材料中，包覆剂能够通过自由基聚合成膜，形成致密、稳定的CEI膜，能够有效抑制锰离子溶出，进而有效避免电池性能恶化。
在一种可选的实施方式中，包覆剂与正极活性物质的重量份之比为(1～10):(100～2000)。
在本发明提供的上述正极材料中，包覆剂与正极活性物质的用量配比适宜，包覆剂对正极活性物质的包覆效果良好。
在一种可选的实施方式中，正极活性物质的粒径D50不大于40μm，粒径D90不大于80μm；
可选地，正极活性物质的比表面积不大于5m2/g。
在本发明提供的上述正极材料中，正极活性物质的颗粒大小适宜，一方面是便于包覆剂包覆，有效提升包覆效果，另一方面是能够改善电池性能。
在一种可选的实施方式中，正极活性物质包括含锰正极材料；
可选地，正极活性物质包括锰酸锂、尖晶石镍锰酸锂、层状镍锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂、无钴锰基富锂材料和镍钴锰三元材料中的至少一种。其中，镍钴锰三元材料例如可以是NCM523、NCM622、NCM613、NCM55、NCM721、NCM811、NCM9055。在另一种可选地实施方式中，正极活性物质也可以是NCA材料和LFP材料。
在本发明提供的上述正极材料中，正极活性物质来源广泛，使得该正极材料的适用范围更广。
第二方面，本发明还提供了一种上述的正极材料的制备方法，包括如下步骤：
将包覆剂与有机溶剂形成包覆剂溶液，并将包覆剂溶液与正极活性物质混合，旋转蒸发以进行混合加热包覆。
在本发明提供的上述制备方法中，针对包覆剂自身的理化性质，通过旋转蒸发的方式进行混合加热包覆，不仅能够显著提升包覆效果，而且具备工艺简单、成本低廉的优点。
在一种可选的实施方式中，旋转蒸发的条件包括：
旋转蒸发仪水温为20℃～150℃；旋转速度为20rpm～100rpm；真空度为90kpa～96kpa；旋转蒸发至有机溶剂蒸干后继续旋转蒸发10min～30min。此外，还可以设置旋转蒸发的时间为30min～240min。
在一种优选的实施方式中，旋转蒸发的条件包括：水温为100℃，旋转速度为80rpm，时间为40min，真空度为90kpa，有机溶剂蒸干后保温旋蒸20min。
在一种可选的实施方式中，有机溶剂包括乙醇、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、苯、甲苯、戊烷、己烷、甲醇、乙醚、四氯化碳、苯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的至少一种。
在一种可选的实施方式中，在将包覆剂溶液与正极活性物质混合时，包覆剂的用量与正极活性物质的用量满足如下关系式：
m1/m2＝n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)；
其中，m1表示包覆剂的用量，单位为g；
M1表示包覆剂的摩尔分子量，单位为g/mol；
m2表示正极活性物质的用量，单位为g；
M2表示正极活性物质的摩尔分子量，单位为g/mol；
n表示正极活性物质中Mn与Li的化学计量之比，且0≤n≤1.95；
c表示包覆剂溶液的固含量的百分数值，且0<c<11；
d表示包覆剂溶液的粘度值，单位为mPa.s，且100≤d≤1950；
i表示包覆剂溶液的固含量的校正系数，且0.85<i≤1.05；
k表示包覆剂的用量的添加量系数，且0<k≤0.24。
在本发明提供的上述制备方法中，按照上式确定包覆剂用量及溶液的固含量、粘度之后，在旋蒸过程中，包覆剂能够均匀受热，从而能够很好地分散在有机溶剂中，旋蒸结束后，有机溶剂被蒸出部分，剩余的有机溶剂能够辅助包覆剂均匀地包覆在正极活性物质表面，增强包覆剂在正极活性物质表面的附着力，这能够显著降低旋转蒸发包覆的难度并改善包覆效果。
第三方面，本发明还提供了一种电池，电池中含有上述的正极材料。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
按照如下方法制备正极材料：
(1)将2g碳酸亚乙烯酯溶解于38g乙醇中，加热并保持温度为35℃，然后搅拌至完全溶解，得到包覆剂溶液；
其中，上述包覆剂溶液的固含量为5wt％，粘度为1000mPa.s；
(2)将磷酸锰铁锂粉末(LiMn0.6Fe0.4PO4—LMFP)过500目筛，并取100g过筛后磷酸锰铁锂粉末与40g步骤(1)中配制的包覆剂溶液混合，得混合物料；
其中，在过筛后的磷酸锰铁锂粉末中，磷酸锰铁锂的粒径D50为0.8μm，粒径D90为11.8μm，比表面积为3.4m2/g；
在该步骤中，包覆剂(碳酸亚乙烯酯)的用量m1＝2g，包覆剂(碳酸亚乙烯酯)的摩尔分子量M1＝86.05g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的用量m2＝100g，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的摩尔分子量M2＝157.2g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)中Mn与Li的化学计量之比n＝3:5＝0.6，包覆剂溶液的固含量c＝5.0wt％，包覆剂溶液的粘度值d＝1000mPa.s，包覆剂溶液的固含量的校正系数i＝1.015，包覆剂(碳酸亚乙烯酯)的用量的添加量系数k＝0.12，m1/m2＝2/100＝0.02，n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)＝3/5×0.12×5.0×1000×1.015×86.05/(10000×157.2)＝0.02；
(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入旋转蒸发仪中进行混合加热包覆，其中，旋转蒸发仪的水温设置为100℃，旋转速度设置为80rpm，旋转时间为40min，真空度为90kpa，待乙醇蒸干后保温旋蒸20min，得到碳酸亚乙烯酯包覆的磷酸锰铁锂粉末，即为本实施例制备的正极材料。
实施例2
按照实施例1的方法制备正极材料，不同的是，本实施例步骤(1)中，使用2.465g氟代碳酸乙烯酯替换2g碳酸亚乙烯酯，所得包覆剂溶液的固含量为6.1wt％，粘度为1000mPa.s；
本实施例步骤(2)中，包覆剂(氟代碳酸乙烯酯)的用量m1＝2.465g，包覆剂(氟代碳酸乙烯酯)的摩尔分子量M1＝106.05g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的用量m2＝100g，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的摩尔分子量M2＝157.2g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)中Mn与Li的化学计量之比n＝3:5＝0.6，包覆剂溶液的固含量c＝6.1wt％，包覆剂溶液的粘度值d＝1000mPa.s，包覆剂溶液的固含量的校正系数i＝0.99，包覆剂(氟代碳酸乙烯酯)的用量的添加量系数k＝0.1008，m1/m2＝2.465/100＝0.02465，n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)＝3/5×0.1008×6.1×0.99×1000×106.05/(10000×157.2)＝0.02465。
实施例3
按照实施例1的方法制备正极材料，不同的是，本实施例步骤(1)中，使用2.652g4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮替换2g碳酸亚乙烯酯，所得包覆剂溶液的固含量为6.52wt％，粘度为1096mPa.s；
本实施例步骤(2)中，包覆剂(4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的用量m1＝2.652g，包覆剂(4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的摩尔分子量M1＝114.1g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的用量m2＝100g，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的摩尔分子量M2＝157.2g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)中Mn与Li的化学计量之比n＝3/5＝0.6，包覆剂溶液的固含量c＝6.52，包覆剂溶液的粘度值d＝1096mPa.s，包覆剂溶液的固含量的校正系数i＝0.97，包覆剂(4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的用量的添加量系数k＝0.08785，m1/m2＝2.652/100＝0.02652，n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)＝3/5×0.08785×6.52×1096×0.97×114.1/(10000×157.2)＝0.02652。
实施例4
按照实施例1的方法制备正极材料，不同的是，本实施例步骤(1)中，使用3.452g4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮替换2g碳酸亚乙烯酯，所得包覆剂溶液的固含量为8.32wt％，粘度为1137mPa.s；
本实施例步骤(2)中，包覆剂(4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的用量m1＝3.452g，包覆剂(4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的摩尔分子量M1＝148.54g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的用量m2＝100g，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的摩尔分子量M2＝157.2g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)中Mn与Li的化学计量之比n＝3/5＝0.6，包覆剂溶液的固含量c＝8.32wt％，包覆剂溶液的粘度值d＝1137mPa.s，包覆剂溶液的固含量的校正系数i＝0.97，包覆剂(4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的用量的添加量系数k＝0.06635，m1/m2＝3.452/100＝0.03452，n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)＝3/5×0.06635×8.32×1137×0.97×148.54/(10000×157.2)＝0.03452。
实施例5
按照实施例1的方法制备正极材料，不同的是，本实施例步骤(1)中，使用4.485g4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮替换2g碳酸亚乙烯酯，所得包覆剂溶液的固含量为10.56wt％，粘度为1750mPa.s；
本实施例步骤(2)中，包覆剂(4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的用量m1＝4.485g，包覆剂(4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的摩尔分子量M1＝193g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的用量m2＝100g，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的摩尔分子量M2＝157.2g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)中Mn与Li的化学计量之比n＝3/5＝0.6，包覆剂溶液的固含量c＝10.56wt％，包覆剂溶液的粘度值d＝1750mPa.s，包覆剂溶液的固含量的校正系数i＝0.95，包覆剂(4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)的用量的添加量系数k＝0.03468，m1/m2＝4.485/100＝0.04485，n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)＝3/5×0.03468×10.56×1750×0.95×193/(10000×157.2)＝0.04485。
实施例6
按照实施例1的方法制备正极材料，不同的是，本实施例步骤(2)中，将磷酸锰铁锂粉末过目300目筛，在过筛后的磷酸锰铁锂粉末中，磷酸锰铁锂的粒径D50为18μm，粒径D90为78μm，比表面积为1.9m2/g。
实施例7
按照实施例1的方法制备正极材料，不同的是，本实施例步骤(3)中，旋转蒸发仪的水温设置为120℃，旋转速度设置为60rpm，旋转时间为25min，真空度为96kpa，待乙醇蒸干后保温旋蒸15min。
对比例1
按照实施例1的方法制备正极材料，不同的是，本对比例步骤(1)中，使用2.05g碳酸乙烯酯替换2g碳酸亚乙烯酯，所得包覆剂溶液的固含量为5.12wt％，粘度为1024mPa.s；
本对比例步骤(2)中，包覆剂(碳酸乙烯酯)的用量m1＝2.05g，包覆剂(碳酸乙烯酯)的摩尔分子量M1＝88.06g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的用量m2＝100g，正极活性物质(磷酸锰铁锂)的摩尔分子量M2＝157.2g/mol，正极活性物质(磷酸锰铁锂)中Mn与Li的化学计量之比n＝3/5＝0.6，包覆剂溶液的固含量c＝5.12wt％，包覆剂溶液的粘度值d＝1024mPa.s，包覆剂溶液的固含量的校正系数i＝0.95，包覆剂(碳酸乙烯酯)的用量的添加量系数k＝0.1225，m1/m2＝2.05/100＝0.0205，n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)＝3/5×0.1225×5.12×1024×0.95×88.06/(10000×157.2)＝0.0205。
制备例
(1)依次利用实施例1至7、对比例1中制备的正极材料，按照如下方法制备纽扣电池S1至S7以及D1：
按照正极材料：导电剂SP：粘结剂PVDF＝92:4:4的重量配比进行匀浆，并将所得浆料涂布在正极集流体上(铝箔)，烘干，得到正极片，压实密度为2.2g/cm3；以600μm厚的锂片作为负极片；电解液为：EC:DMC:PC＝1:1:1,1.5MliPF6；隔膜为：9(基膜)+3(陶瓷勃姆石)+1(PVDF)+1(PVDF)um PE；组装成2032扣电，封装。
(2)以实施例1步骤(2)中过500目筛后的磷酸锰铁锂粉末作为正极材料，按照如下方法制备纽扣电池D2：
按照正极材料：导电剂SP：粘结剂PVDF＝92:4:4的重量配比进行匀浆，并将所得浆料涂布在正极集流体上(铝箔)，烘干，得到正极片，压实密度为2.2g/cm3；以600μm厚的锂片作为负极片；电解液为：EC:DMC:PC＝1:1:1,1.5MliPF6；隔膜为：9(基膜)+3(陶瓷勃姆石)+1(PVDF)+1(PVDF)um PE；组装成2032扣电，封装。
(3)以实施例1步骤(2)中过500目筛后的磷酸锰铁锂粉末作为正极材料，按照如下方法制备纽扣电池D3：
按照正极材料：导电剂SP：粘结剂PVDF＝92:4:4的重量配比进行匀浆，并将所得浆料涂布在正极集流体上(铝箔)，烘干，得到正极片，压实密度为2.2g/cm3；以600μm厚的锂片作为负极片；电解液为：EC:DMC:PC＝1:1:1,1.5MliPF6，1％体积的碳酸亚乙烯酯；隔膜为：9(基膜)+3(陶瓷勃姆石)+1(PVDF)+1(PVDF)um PE；组装成2032扣电，封装。
实验例
(1)按照如下方法进行各纽扣电池的EIS测试：
①在扣电以0.5C的电流进行小电流化成后第4圈，保持50％ SOC的情况下，在电化学工作站上开始测试；
②在100KHz至10mHz的频率范围内以5mV的电势幅度循环之后立即进行阻抗测量，结果如表1所示。
(2)按照如下方法进行各纽扣电池的ICP元素测试：
①在2.0V-4.4V区间，先恒流CC+CV，即先恒流0.1C，再恒压4.3V直至电流小于0.02C，2圈后改为1.0CC/1.0CD，持续循环50圈后取下扣电；
②拆解纽扣电池，取出锂金属负极，用DMC溶剂反复冲洗3遍，去除表面的锂盐和溶剂；
③将步骤②中冲洗后的锂片放入50mL浓度为4％的稀硝酸溶液中进行消解，得到消解后的溶液；
④将消解后的溶液进行ICP进样测试，得到对应的元素结果，结果如表2所示。
表1各纽扣电池的EIS测试结果
表2各纽扣电池的ICP测试结果
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种正极材料，其特征在于，包括：正极活性物质以及包覆在所述正极活性物质表面的包覆层，所述包覆层中含有包覆剂，所述包覆剂选自取代或未取代的碳酸亚乙烯酯和/或取代的碳酸乙烯酯。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述取代的碳酸亚乙烯酯包括4位和/或5位被卤素、甲基或卤代甲基中的至少一种取代的碳酸亚乙烯酯，所述取代的碳酸乙烯酯包括4位和/或5位被卤素、甲基或卤代甲基中的至少一种取代的碳酸乙烯酯；
可选地，所述取代的碳酸亚乙烯酯包括4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮和4-溴甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮中的至少一种；
可选地，所述取代的碳酸乙烯酯包括氟代碳酸乙烯酯。
3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述包覆剂与所述正极活性物质的重量份之比为(1～10):(100～2000)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性物质的粒径D50不大于40μm，粒径D90不大于80μm；
可选地，所述正极活性物质的比表面积不大于5m2/g。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性物质包括含锰正极材料；
可选地，所述正极活性物质包括锰酸锂、尖晶石镍锰酸锂、层状镍锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸锰锂、无钴锰基富锂材料和镍钴锰三元材料中的至少一种。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述包覆剂与有机溶剂形成包覆剂溶液，并将所述包覆剂溶液与所述正极活性物质混合，旋转蒸发以进行混合加热包覆。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述旋转蒸发的条件包括：
旋转蒸发仪水温为20℃～150℃；旋转速度为20rpm～100rpm；真空度为90kpa～96kpa；旋转蒸发至所述有机溶剂蒸干后继续旋转蒸发10min～30min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、苯、甲苯、戊烷、己烷、甲醇、乙醚、四氯化碳、苯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的至少一种。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，在将所述包覆剂溶液与所述正极活性物质混合时，所述包覆剂的用量与所述正极活性物质的用量满足如下关系式：
m1/m2＝n×k×c×d×i×M1/(10000×M2)；
其中，m1表示所述包覆剂的用量，单位为g；
M1表示所述包覆剂的摩尔分子量，单位为g/mol；
m2表示所述正极活性物质的用量，单位为g；
M2表示所述正极活性物质的摩尔分子量，单位为g/mol；
n表示所述正极活性物质中Mn与Li的化学计量之比，且0≤n≤1.95；
c表示所述包覆剂溶液的固含量的百分数值，且0<c<11；
d表示所述包覆剂溶液的粘度值，单位为mPa.s，且100≤d≤1950；
i表示所述包覆剂溶液的固含量的校正系数，且0.85<i≤1.05；
k表示所述包覆剂的用量的添加量系数，且0<k≤0.24。
10.一种电池，其特征在于，所述电池中含有权利要求1至5中任一项所述的正极材料。
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