CN117352709A - 一种正极材料及其制备方法、正极极片和电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种正极材料及其制备方法、正极极片和电池，该正极材料包括：第一内核和包覆在第一内核至少部分外表面的第一包覆层，第二内核和包覆在第二内核至少部分外表面的第二包覆层，所述第一内核包括二元材料，所述第二内核包括三元材料，所述第一包覆层和第二包覆层包括磷酸锰铁锂；且满足：，其中，D50包覆层为所述磷酸锰铁锂的D50，D50复合为所述正极材料的D50，为所述二元材料或所述三元材料的D50。本发明提供的正极材料不仅拥有类似三元材料的能量密度和比容量，还具有与磷酸锰铁锂类似的高安全性，可使电池的各方面性能更加均衡。

Description

一种正极材料及其制备方法、正极极片和电池
技术领域
本发明涉及电池材料领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、正极极片和电池。
背景技术
磷酸锰铁锂是在磷酸铁锂的基础上掺杂一定比例的锰而形成的新型磷酸盐类锂离子电池正极材料。磷酸锰铁锂保持了磷酸铁锂的橄榄石型结构，其结构非常稳定，即便充电过程中锂离子全部嵌出，也不会发生结构崩塌，故而其安全性好，且具有较低的成本，但是磷酸锰铁锂的导电率及能量密度不高，限制了其在电池材料领域的应用。
三元材料由于具有高的能量密度，被大量应用于电动汽车的正极材料，但是三元电池的安全性能较差，难以通过针刺、撞击等安全测试；另外，随着镍价、钴价的上升，三元电池的成本也越来越高。
磷酸锰铁锂与三元材料混合使用，被认为是有望解决三元电池的安全性问题，同时提高纯磷酸锰铁锂的导电率和能量密度的可行性方案。现有技术中，由磷酸锰铁锂和三元材料形成的复合型正极材料，虽然在导电率和能量密度上较磷酸锰铁锂有一定提升，但是仍存在比容量和能量密度不高等明显不足，制约了其在锂离子电池正极材料领域的进一步发展。
发明内容
本发明提供一种正极材料，该正极材料与传统磷酸锰铁锂和三元材料的复合正极材料相比，具有更高的能量密度、比容量及压实密度。
本发明还提供一种上述正极材料的制备方法，该制备方法能够制备得到上述正极材料，且工艺简单。
本发明还提供一种正极极片，由于该极片包括上述正极材料，因此，该极片用于电池，能够提高电池的电性能。
本发明还提供一种电池，该电池包括上述正极极片，因此该电池具有较佳的充放电性及安全性。
第一方面，本发明提供一种正极材料，包括：第一内核和包覆在第一内核至少部分外表面的第一包覆层，第二内核和包覆在第二内核至少部分外表面的第二包覆层，所述第一内核包括二元材料，所述第二内核包括三元材料，所述第一包覆层和第二包覆层包括磷酸锰铁锂；
所述正极材料的粒径满足式1，
2.5×D50包覆层≤D50复合≤0.5×D50内核 式1，
其中，所述D50包覆层为所述磷酸锰铁锂的D50，所述D50复合为所述正极材料的D50，所述D50内核为所述二元材料或所述三元材料的D50。
在一优选实施例中，所述正极材料的粒径满足式2，
3.5μm≤D50复合≤4.5μm式2。
在一优选实施例中，所述正极材料的粒径还满足式3、式4和式5中的至少2个；
0.3μm≤D10复合≤0.5μm式3，
13μm≤D90复合≤16μm式4，
27μm≤D100复合≤30μm式5，
其中，D10复合为所述正极材料的D10，D90复合为所述正极材料的D90，D100复合为所述正极材料的D100。
在一优选实施例中，所述二元材料的通式为，所述三元材料的通式为/>，所述磷酸锰铁锂的通式为/>；
其中，0<y<1，0.05≤a≤0.5，0.05≤b≤0.8，a+b＜1，0.05≤x≤0.9。
在一优选实施例中，通过包括以下过程的方法制备得到：
包含二元材料和部分磷酸锰铁锂的第一混合体系进行转速为16-19m/s的第一分散处理，获得第一物料；对包含三元材料和剩余磷酸锰铁锂的第二混合体系进行转速为16-19m/s的第二分散处理，获得第二物料；第一物料和第二物料混合，进行转速为20-30m/s的第三分散处理，获得所述正极材料；
其中，磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为6-8:1-2:1-2，所述第一混合体系的磷酸锰铁锂和所述第二混合体系的磷酸锰铁锂的质量比为1-2:1-2；
磷酸锰铁锂的D50为1-3µm，二元材料的D50为8-10µm，三元材料的D50为8-10µm。
第二方面，本发明提供一种上述正极材料的制备方法，包括以下步骤：
包含二元材料和部分磷酸锰铁锂的第一混合体系进行转速为16-19m/s的第一分散处理，获得第一物料；对包含三元材料和剩余磷酸锰铁锂的第二混合体系进行转速为16-19m/s的第二分散处理，获得第二物料；第一物料和第二物料混合，进行转速为20-30m/s的第三分散处理，获得所述正极材料；
其中，磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为6-8:1-2:1-2，所述第一混合体系的磷酸锰铁锂和所述第二混合体系的磷酸锰铁锂的质量比为1-2:1-2；所述磷酸锰铁锂的D50为1-3µm，所述二元材料的D50为8-10µm，所述三元材料的D50为8-10µm。
在一优选实施例中，所述第一物料的D50为3.5-4.0µm，所述第二物料的D50为3.7-4.3µm。
在一优选实施例中，所述磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为7-8:2:1-2。
第三方面，本发明提供一种正极极片，包括上述的正极材料。
第四方面，本发明提供一种电池，包括上述正极极片。
本发明提供的正极材料不仅拥有较高的能量密度和比容量，还具有与磷酸锰铁锂类似的高安全性，可使电池的各方面性能更加均衡。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，出示了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为原料LMFP64的SEM图；
图2为实施例3制备的正极材料的SEM图；
图3为实施例3制备的正极极片平面的SEM图；
图4为实施例3制备的正极极片截面的SEM图；
图5为实施例3制备的正极极片组装成电池的低温测试结果；
图6为实施例3制备的正极极片组装成电池在不同倍率下的放电曲线。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面对本发明作进一步地详细说明。以下所列举具体实施方式只是对本发明的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本发明，并非限定本发明的范围。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供一种正极材料，包括：第一内核和包覆在第一内核至少部分外表面的第一包覆层，第二内核和包覆在第二内核至少部分外表面的第二包覆层，所述第一内核包括二元材料，所述第二内核包括三元材料，所述第一包覆层和第二包覆层包括磷酸锰铁锂；
所述正极材料的粒径满足式1，
2.5×D50包覆层≤D50复合≤0.5×D50内核 式1，
其中，所述D50包覆层为所述磷酸锰铁锂的D50，所述D50复合为所述正极材料的D50，所述D50内核为所述二元材料或所述三元材料的D50。
需要说明的是，本发明的第一包覆层和第二包覆层是由包括磷酸锰铁锂的颗粒物理堆积形成的壳层，所述磷酸锰铁锂颗粒仅仅包覆在所述二元或三元材料颗粒的外侧，进而形成内核为二元或三元材料颗粒、外壳为磷酸锰铁锂微粒包覆的核壳结构微粒。因此，可以理解，所述D50包覆层为磷酸锰铁锂（即壳）的一次颗粒的D50，可以直接测量原料磷酸锰铁锂的D50，所述D50复合为所述正极材料一次颗粒的D50，所述D50内核为所述二元材料或所述三元材料的一次颗粒的D50，可以直接测量原料二元材料或三元材料的D50。
在本发明中，表述“一次颗粒”是指单粒子的一次结构，相应“二次颗粒”是指通过一次颗粒之间的物理或化学结合而使一次颗粒聚集的聚集体，即，二次结构。
另外，在本发明中，表述“D50”是指一个样品的累计粒度分布体积百分数达到50%时所对应的粒径，同理类推D10、D90及D100等含义。
在本发明中，在二元材料及三元材料表面包覆一定的磷酸锰铁锂，可以有效地隔绝二元材料和三元材料与电解液直接接触，降低副反应发生以及金属离子的溶出，提高界面结构的稳定性，从而提高电池的循环性能，而且，包覆层中的磷酸锰铁锂能够抑制电池在加热、过冲、短路、挤压和针刺等极端工况下的放热反应，提高电池的安全性能。发明人经探究还发现，正极材料的中值粒径D50复合可以反应包覆层包覆内核的程度，尤其是正极材料的粒径满足式1，可以使正极材料兼具高能量密度、高功率特性，以及高安全性、低成本的优势，最终使电池的各方面性能更加均衡。
至于第一内核和第二内核的比例，本发明不做额外限定，技术人员可以根据需要调整，本发明为了获得更优地能量密度，所述第一内核和第二内核的质量比为：1-2:1-2。
在一具体实施例中，所述正极材料的粒径满足式2，
3.5μm≤D50复合≤4.5μm式2。
在该实施例中，磷酸锰铁锂的包覆程度更加适宜，可以进一步协调磷酸锰铁锂和二元材料或三元材料之间的协同作用，以进一步提高正极材料的电性能。
在一具体实施例中，所述正极材料的粒径还满足式3、式4和式5中的至少2个；
0.3μm≤D10复合≤0.5μm式3，
13μm≤D90复合≤16μm式4，
27μm≤D100复合≤30μm式5，
其中，D10复合为所述正极材料的D10，D90复合为所述正极材料的D90，D100复合为所述正极材料的D100。
可以理解，所述D10复合为所述正极材料的一次颗粒的D10，所述D90复合为所述正极材料的一次颗粒的D90，所述D100复合为所述正极材料的一次颗粒的D100。
发明人通过探究发现，满足上述式3-式5的正极材料可以获得更高的压实密度，进而更优地提高正极材料的能量密度和比容量等电性能。
本发明对所述二元材料，三元材料及磷酸锰铁锂的种类不作具体限定，在一具体实施例中，所述二元材料的通式为，所述三元材料的通式为，所述磷酸锰铁锂的通式为/>；
其中，0<y<1，0.05≤a≤0.5，0.05≤b≤0.8，a+b＜1，0.05≤x≤0.9。
在一具体实施例中，所述正极材料通过包括以下过程的方法制备得到：
包含二元材料和部分磷酸锰铁锂的第一混合体系进行转速为16-19m/s的第一分散处理，获得第一物料；对包含三元材料和剩余磷酸锰铁锂的第二混合体系进行转速为16-19m/s的第二分散处理，获得第二物料；第一物料和第二物料混合，进行转速为20-30m/s的第三分散处理，获得所述正极材料；
其中，磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为6-8:1-2:1-2，所述第一混合体系的磷酸锰铁锂和所述第二混合体系的磷酸锰铁锂的质量比为1-2:1-2；所述磷酸锰铁锂的D50为1-3µm，所述二元材料的D50为8-10µm，所述三元材料的D50为8-10µm。
上述方法利用干法包覆将磷酸锰铁锂颗粒均匀包覆在二元材料和三元材料表面，磷酸锰铁锂，二元材料和三元材料各自的结构均能得到很好的保持，涂布过程不易出现团聚现象，利于后续加工及组装的电池充放电电容量性能的发挥。
第二方面，本发明提供一种上述正极材料的制备方法，包括以下步骤：
包含二元材料和部分磷酸锰铁锂的第一混合体系进行转速为16-19m/s的第一分散处理，获得第一物料；对包含三元材料和剩余磷酸锰铁锂的第二混合体系进行转速为16-19m/s的第二分散处理，获得第二物料；第一物料和第二物料混合，进行转速为20-30m/s的第三分散处理，获得所述正极材料；
其中，所述磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为6-8:1-2:1-2，所述第一混合体系的磷酸锰铁锂和所述第二混合体系的磷酸锰铁锂的质量比为1-2:1-2；所述磷酸锰铁锂的D50为1-3µm，所述二元材料的D50为8-10µm，所述三元材料的D50为8-10µm。
在本发明提供的制备方法中，所涉及的原料粒径均指的是原料的一次颗粒的粒径，上述制备方法利用干法包覆将磷酸锰铁锂颗粒均匀包覆在二元材料和三元材料表面，磷酸锰铁锂，二元材料和三元材料各自的结构均能得到很好的保持，涂布不易出现团聚现象，有利于后续加工及电池充放电电容量性能的发挥。
此外，上述制备方法，通过限定磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比及三者的一次颗粒的中值粒径来调控磷酸锰铁锂的包覆程度及厚度，能够更优地协调磷酸锰铁锂和二元材料、三元材料之间的协同作用，从而进一步提高正极材料的电性能。
至于所述混合体系中，磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的其他粒径范围分布，本发明不做具体限定，示例性地，所述磷酸锰铁锂的一次颗粒的D10为0.2-0.4μm、D90为13-17μm；所述二元材料的一次颗粒的D10为3-7μm、D90为15-18μm；所述三元材料的一次颗粒的D10为3-7μm、D90为15-18μm。
至于上述分散处理的时间本发明不作具体限定，为了达到更好的包覆效果，本发明通过第一和第二物料的D50来判断分散处理的时间，例如，根据所述第一物料的D50为3.5-4.0μm，所述第二物料的D50为3.7-4.3μm。
在一具体实施例中，所述磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为7-8:2:1-2。
其中，该质量比的磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料，可以获得电性能更加优异且成本更低的正极材料。
第三方面，本发明提供一种正极极片，包括上述第一方面的正极材料。该极片用于电池，能够提高电池的电性能及安全性。
在一具体实施例中，上述正极材料制成浆料，涂布在集流体上获得所述正极极片。
示例性地，所述浆料通过包括以下过程的方法制备：
将粘结剂均匀加入到溶剂中，用保鲜膜密封3层，获得胶液，随后将胶液放置于恒温箱25℃静置20h。使用高速分散机400r/min搅拌30min，加入导电剂后600r/min搅拌30min，加入正极材料1000r/min继续搅拌3h，即得。
示例性地，所述粘结剂可以选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇(PVA)、丁苯橡胶(SBR)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚烯烃、和海藻酸钠中的一种或多种。
所述导电剂可以选自导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑的一种或多种混合。
第四方面，本发明提供一种电池，包括上述第三方面的正极极片。由于该电池包括上述正极极片，因此该电池具有较佳的充放电性和使用安全性。
以下结合具体实施例对本发明进行进一步阐述：
以下实验过程涉及的聚偏氟乙烯CAS号为：24937-79-9；
NM73的分子式为：0.3Li2MnO3·(0.7)LiNiO2；
NCM811的分子式为：LiMn0.8Co0.1Ni0.1O2；
LMFP64的分子式为：LiMn0.6Fe0.4PO4。
实施例1
本例提供一种正极材料，包括：第一内核和包覆在第一内核至少部分外表面的第一包覆层，第二内核和包覆在第二内核至少部分外表面的第二包覆层，所述第一内核为二元材料：NM73，所述第二内核为三元材料：NCM811，所述第一包覆层和第二包覆层为磷酸锰铁锂：LMFP64。
该正极材料的制备方法为：
采用高速混料机，首先将包含二元材料和质量占比1/2的磷酸锰铁锂的第一混合体系进行转速为18m/s，混合时间1h的第一分散处理，获得第一物料；对包含三元材料和剩余1/2的磷酸锰铁锂的第二混合体系进行转速为18m/s，混合时间1h的第二分散处理，获得第二物料；第一物料和第二物料混合，进行转速为25m/s的第三分散处理，获得所述正极材料。其中，原料的质量比、粒径分布、配比及本例获得的正极材料的粒径分布见表1所示。
本例还提供一种正极极片，其制备方法包括以下步骤：
1）将上述正极材料制成正极浆料：
将聚偏氟乙烯均匀加入到定量N-甲基吡咯烷酮中，用保鲜膜将溶液密封3层。随后将胶液放置于恒温箱25℃静置20h。使用高速分散机400r/min搅拌30min，加入导电剂SP后600r/min搅拌30min，加入正极材料1000r/min继续搅拌3h；其中，正极材料、导电剂(99.9%)、聚偏氟乙烯(99.8%)的质量比为96:2:2。
2）制备正极极片：
将步骤1）的正极浆料分别涂覆在13微米厚度的铝箔(99.9%)上，涂覆面密度为15.5mg/cm2，用ZY400-A45型电池极片自动辊轧设备将极片辊压成0.135mm的厚度，然后用P50-HLP-20型激光切割机裁切成37mm(宽)×370mm(长)的正极片备用。
实施例2
本例提供一种正极材料及其制备方法，制备方法与实施例1的区别仅在于：原料LMFP64、NCM811、NM73的质量比为7:2:1；其中，原料粒径分布、配比及本例获得的正极材料的粒径分布见表1所示。
本例还提供一种正极极片，其制备方法包括以下步骤：
1）将上述正极材料制成正极浆料：
将聚偏氟乙烯均匀加入到定量N-甲基吡咯烷酮中，用保鲜膜将溶液密封3层。随后将胶液放置于恒温箱25℃静置20h。使用高速分散机400r/min搅拌30min，加入SP后600r/min搅拌30min，加入上述正极材料1000r/min继续搅拌3h；其中，正极材料、导电剂(99.9%)、聚偏氟乙烯(99.8%)的质量比为96:2:2。
2）制备正极极片：
将步骤1）的正极浆料分别涂覆在13微米厚度的铝箔(99.9%)上，涂覆面密度为15.5mg/cm2，用ZY400-A45型电池极片自动辊轧设备将极片辊压成0.135mm的厚度，然后用P50-HLP-20型激光切割机裁切成37mm(宽)×370mm(长)的正极片备用。
实施例3
本例提供一种正极材料及其制备方法，制备方法与实施例1的区别仅在于：原料LMFP64、NCM811、NM73的质量比为6:2:2；其中，原料LMFP64、NCM811、NM73及本例获得的正极材料的粒径分布见表1所示。
本例还提供一种正极极片，其制备方法包括以下步骤：
1）将上述正极材料制成正极浆料：
将聚偏氟乙烯均匀加入到定量N-甲基吡咯烷酮中，用保鲜膜将溶液密封3层。随后将胶液放置于恒温箱25℃静置20h。使用高速分散机400r/min搅拌30min，加入SP后600r/min搅拌30min，加入正极材料1000r/min继续搅拌3h;其中，正极材料、导电剂(99.9%)、聚偏氟乙烯(99.8%)的质量比为96:2:2。
2）制备正极极片：
将步骤1）的正极浆料分别涂覆在13微米厚度的铝箔(99.9%)上，涂覆面密度为15.5mg/cm2，用ZY400-A45型电池极片自动辊轧设备将极片辊压成0.135mm的厚度，然后用P50-HLP-20型激光切割机裁切成37mm(宽)×370mm(长)的正极片备用。
实施例4
本例提供一种正极材料及其制备方法，与实施例3的区别仅在于：原料LMFP64的粒径大小不同（记为LMFP64*）；其中，原料LMFP64*粒径分布、配比及本例获得的正极材料的粒径分布见表1所示。
本例还提供一种正极极片，其制备方法包括以下步骤：
1）将上述正极材料制成正极浆料：
将聚偏氟乙烯均匀加入到定量N-甲基吡咯烷酮中，用保鲜膜将溶液密封3层。随后将胶液放置于恒温箱25℃静置20h。使用高速分散机400r/min搅拌30min，加入SP后600r/min搅拌30min，加入正极材料1000r/min继续搅拌3h；其中，正极材料、导电剂(99.9%)、聚偏氟乙烯(99.8%)的质量比为96:2:2。
2）制备正极极片：将步骤1）的正极浆料分别涂覆在13微米厚度的铝箔(99.9%)上，涂覆面密度为15.5mg/cm2，用ZY400-A45型电池极片自动辊轧设备将极片辊压成0.135mm的厚度，然后用P50-HLP-20型激光切割机裁切成37mm(宽)×370mm(长)的正极片备用。
实施例5
本例提供一种正极材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：制备方法包括：将各原料采用高速混料机，进行转速为30m/s，混合时间为3h的分散处理，获得正极材料；其中，原料及本例获得的正极材料的粒径分布见表1所示。
本例还提供一种由上述正极材料制备的正极极片，其制备方法同实施例1。
对比例1
本例提供一种正极材料，包括：第一内核和包覆在第一内核至少部分外表面的第一包覆层，所述第一内核为NCM811，所述第一包覆层为LMFP64。
该正极材料的制备方法，包括以下步骤：
采用高速混料机，将三元材料和磷酸锰铁锂混合进行转速为25m/s，混合时间3h的分散处理，获得正极材料；其中，原料LMFP64和NCM811，及本例获得的正极材料的粒径分布见表1所示。
本例还提供一种正极极片，其制备方法同实施例1。
对比例2
提供一种正极材料及其制备方法，同对比例1，区别仅在于：三元材料NCM811替换为二元材料NM73，其中，原料的质量比、粒径分布、配比及本例获得的正极材料的粒径分布见表1所示。
本例还提供一种由上述正极材料制备的正极极片，其制备方法同对比例1。
对比例3
提供一种正极材料及其制备方法，同实施例1，区别仅在于：原料质量比不同，具体见表1所示。本例还提供一种由上述正极材料制备的正极极片，其制备方法同实施例1。
理化测试：
1）利用SEM观察原料LMFP64和实施例3制备的正极材料的形貌，结果分别见图1-2；
2）利用SEM观察实施例3制备的正极正极片的平面及截面形貌，结果见图3-4；
3）利用粒度测试仪测试实施例1-5和对比例1-3制备的正极材料、所用原料的粒径分布，结果见表1。
电性能测试：
制备一系列负极极片：将人造石墨(99.5%)、导电炭黑SP(99.6% )、粘接剂SBR(99.9%)、分散剂CMC(99.5%)按质量比95:1:2:2混合，用电解水为溶剂制浆，涂覆在9微米厚度的铜箔(99.9%)上，涂覆面密度为7.5 mg/cm2，用ZY400-A45型电池极片自动辊轧设备将极片辊压成105微米的厚度(压实密度为1.6g/cm3)，然后用P50-HLP-20型激光切割机裁切成40mm(宽)×400mm(长)的负极片备用。
将实施例1-5及对比例1-3的正极极片和上述负极极片分别组装为一系列电池（除正极极片外，电池组装方式均一致），测试各电池电性能。其中，充/放电比容量的测试、首效的测试参考标准均为GB/T 30835-2014；平均电压的测试方法参考0.2C放电能量/0.2C放电容量测试方法；电导率的测试参考标准GB/T 30835-2014；能量密度=0.2C放电能量/极片重量，结果见表2所示；低温电性能测试：在恒温箱内调至低温环境，测试充放电容量，实施例3的正极片组装电池的低温电性能测试结果见图5，实施例3的组装电池在不同倍率下的充放电曲线，结果见图6。
安全测试：实施例1-3组装电池针刺最高温度及完全短路时间的测试方法参考标准GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》要求，按照针刺试验方法，将电池充满电，用直径为5-8mm的耐高温钢针，以（25±5）mm/s的速度，从垂直于电池极板的方向贯穿，贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心，钢针停留在电池中，观察1小时，不起火、不爆炸才算合格。结果显示，基于实施例1-3的正极材料组装的电池的针刺合格测试结果符合要求。
表1：
表2：
结果与分析：结合图1-2可知，本发明的正极材料仅发生物理包覆；结合图3-4可知，正极材料颗粒均匀且紧密的分布在极片表面，由图5可知，基于实施例3的正极材料组装的电池，在-20℃下是常温25℃的容量保持率的79%，表明其低温性能优异；由图6可知，基于实施例3的正极材料组装的电池在6C容量保持率是1C倍率容量保持率的97%，表明其倍率性能佳。
由表1和表2可知，实施例1-5利用磷酸锰铁锂分别包覆二元材料和三元材料获得的正极材料较对比例1-2的利用磷酸锰铁锂分别包覆二元材料或三元材料获得的正极材料的电性能得到进一步提高，在实施例1-3中，随着二元及三元材料的添加量的增大，粒度随之变化，压实密度逐渐升高，电性能也进一步提高，但为了综合成本和安全性能，二元及三元材料的添加量不宜过大。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种正极材料，其特征在于，包括：第一内核和包覆在第一内核至少部分外表面的第一包覆层，第二内核和包覆在第二内核至少部分外表面的第二包覆层，所述第一内核包括二元材料，所述第二内核包括三元材料，所述第一包覆层和第二包覆层包括磷酸锰铁锂；
所述正极材料的粒径满足式1，
2.5×D50包覆层≤D50复合≤0.5×D50内核 式1，
其中，所述D50包覆层为所述磷酸锰铁锂的D50，所述D50复合为所述正极材料的D50，所述D50内核为所述二元材料或所述三元材料的D50。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的粒径满足式2，
3.5μm≤D50复合≤4.5μm式2。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的粒径还满足式3、式4和式5中的至少2个；
0.3μm≤D10复合≤0.5μm式3，
13μm≤D90复合≤16μm式4，
27μm≤D100复合≤30μm式5，
其中，D10复合为所述正极材料的D10，D90复合为所述正极材料的D90，D100复合为所述正极材料的D100。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述二元材料的通式为，所述三元材料的通式为/>，所述磷酸锰铁锂的通式为；
其中，0<y<1，0.05≤a≤0.5，0.05≤b≤0.8，a+b＜1，0.05≤x≤0.9。
5.根据权利要求1-4任一所述的正极材料，其特征在于，通过包括以下过程的方法制备得到：
包含二元材料和部分磷酸锰铁锂的第一混合体系进行转速为16-19m/s的第一分散处理，获得第一物料；对包含三元材料和剩余磷酸锰铁锂的第二混合体系进行转速为16-19m/s的第二分散处理，获得第二物料；第一物料和第二物料混合，进行转速为20-30m/s的第三分散处理，获得所述正极材料；
其中，磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为6-8:1-2:1-2，所述第一混合体系的磷酸锰铁锂和所述第二混合体系的磷酸锰铁锂的质量比为1-2:1-2；
所述磷酸锰铁锂的D50为1-3µm，所述二元材料的D50为8-10µm，所述三元材料的D50为8-10µm。
6.一种如权利要求1-5任一所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
包含二元材料和部分磷酸锰铁锂的第一混合体系进行转速为16-19m/s的第一分散处理，获得第一物料；对包含三元材料和剩余磷酸锰铁锂的第二混合体系进行转速为16-19m/s的第二分散处理，获得第二物料；第一物料和第二物料混合，进行转速为20-30m/s的第三分散处理，获得所述正极材料；
其中，磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为6-8:1-2:1-2，所述第一混合体系的磷酸锰铁锂和所述第二混合体系的磷酸锰铁锂的质量比为1-2:1-2；
所述磷酸锰铁锂的D50为1-3µm，所述二元材料的D50为8-10µm，所述三元材料的D50为8-10µm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一物料的D50为3.5-4.0µm，所述第二物料的D50为3.7-4.3µm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂、二元材料和三元材料的质量比为7-8:2:1-2。
9.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的正极材料。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。
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