權(quán)利要求書： 1.一種正極活性材料，其特征在于，包括：顆粒材料；

碳納米管；以及

片層基材，包括：通式為Mn+1XnTz的化合物；M為過渡金屬元素，X為C或N中的一種或兩種，Tz為表面基團(tuán)，n的值選自1、2或3；

其中，所述顆粒材料和所述碳納米管附著于所述片層基材的表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述過渡金屬元素選自Ti、Zr、Hf、、Nb、Ta、Cr、Mo或Sc中的至少一種；和/或

2? ? ? ? 4+

所述表面基團(tuán)選自O(shè) 、OH、F、Cl或NH 中的至少一種；

可選地，所述通式為Mn+1XnTz的化合物選自Ti3C2Tz、Ti2CTz、(Ti0.5Nb0.5)2CTz、(0.5Cr0.5)

3C2Tz、Ti3CNTz、Ta4C3Tz、2CTz、4C3Tz、Nb2CTz、Nb4C3Tz、(Nb0.8Ti0.2)4C3Tz、(Nb0.8Zr0.2)4C3Tz、Mo2TiC2Tz、Mo2Ti2C3Tz和Cr2TiC2Tz中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述碳納米管選自單壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或兩種；和/或所述顆粒材料包括磷酸錳鐵鋰顆粒；和/或以所述顆粒材料的固體總重量計(jì)算，所述片層基材的重量百分比為5％至10％；和/或以所述顆粒材料的固體總重量計(jì)算，所述碳納米管的重量百分比為0.001％至

0.005％；和/或

所述顆粒材料的平均粒徑大于所述片層基材的厚度；和/或所述顆粒材料的平均粒徑大于所述碳納米管的直徑。

4.一種正極活性材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：以Mn+1AXn為前驅(qū)體，采用酸性刻蝕劑去除A位元素，得到含有片層基材的第一漿料；所述片層基材含有通式為Mn+1XnTz的化合物；

將顆粒材料加入所述第一漿料中并混合，然后加入含有碳納米管的第二漿液和分散劑，混合后得到第三漿料；

從所述第三漿料中分離出固體物質(zhì)，將所述固體物質(zhì)冷凍干燥后粉碎，過篩后得到所述正極活性材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，A為Al；和/或所述酸性刻蝕劑選自氫氟酸、或者鹽酸和氟化鋰的混合液；和/或所述分散劑選自十六烷基三甲基溴化銨；和/或所述顆粒材料的分子式為L(zhǎng)iMnyFe1?yPO4，0.3≤y＜1；和/或所述顆粒材料的平均粒徑為100nm至5μm；和/或所述過篩的目數(shù)為100目至200目。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述片層基材選自單層材料或多層材料；和/或所述碳納米管選自單壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或兩種；

可選地，所述片層基材的厚度為1nm至5nm；和/或所述單壁碳納米管的直徑為0.5nm至3nm；和/或所述單壁碳納米管的長(zhǎng)度為1μm至50μm；和/或所述多壁碳納米管的直徑為2nm至30nm；和/或所述多壁碳納米管的長(zhǎng)度為0.1μm至50μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一漿料中，所述片層基材的濃度為0.1～10mg/ml；和/或所述第二漿料中，所述碳納米管的含量為1～15wt％；和/或所述分散劑的濃度為1～6mg/ml；和/或所述冷凍干燥的溫度為?25℃至?60℃；和/或所述冷凍干燥的時(shí)間為6小時(shí)至12小時(shí)。

8.一種正極片，其特征在于，包括：正極集流體；以及

正極材料層，位于所述正極集流體的表面，所述正極材料層包括如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的正極活性材料，或者包括如權(quán)利要求4至7任意一項(xiàng)所述的正極活性材料的制備方法制得的正極活性材料；

可選地，所述正極活性材料為尺寸小于或等于150μm的粉末材料；和/或所述正極集流體包括鋁箔。

9.一種電池，其特征在于，包括：正極片、負(fù)極片、位于所述正極片和負(fù)極片之間的隔膜和電解液；

所述正極片為如權(quán)利要求8所述的正極片；

可選地，所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和成膜添加劑；

進(jìn)一步可選地，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰或雙(氟磺酰)亞胺鋰中的一種以上；和/或

所述有機(jī)溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一種以上；和/或所述成膜添加劑選自氯磺酰異氰酸酯(CSI)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)；和/或所述負(fù)極片的表面具有界面膜，所述界面膜包括碳酸鋰、氧化鋰和氟化鋰中的一種以上；

更進(jìn)一步可選地，所述界面膜的厚度為10～50nm。

10.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電池，所述電池作為所述用電設(shè)備的供電電源。

說明書： 正極活性材料及制備方法、正極片、電池及用電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請(qǐng)涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正極活性材料及制備方法、正極片、電池及用電設(shè)備。背景技術(shù)[0002] 鋰離子電池目前已經(jīng)在電子器件和新能源汽車等用電設(shè)備中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在鋰離子電池中，正極材料是制約高性能電池發(fā)展的核心因素。磷酸錳鐵鋰作為其中一種正極材料雖然具有較高的能量密度，但是其電子輸運(yùn)和離子擴(kuò)散能力有限，限制了其電子/離子導(dǎo)電性，從而影響到倍率性能。發(fā)明內(nèi)容[0003] 本申請(qǐng)的目的在于提供一種正極活性材料及制備方法、正極片、電池及用電設(shè)備。本申請(qǐng)通過在片層基材的表面附著碳納米管和顆粒材料，從而形成了以顆粒材料為點(diǎn)、碳納米管為線、片層基材為面共同構(gòu)筑的三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)，解決了顆粒材料本身的電子/離子導(dǎo)電性不高的缺陷。

[0004] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種正極活性材料，其包括：顆粒材料、碳納米管和片層基材。[0005] 在一些實(shí)施例中，顆粒材料包括磷酸錳鐵鋰顆粒。[0006] 在一些實(shí)施例中，片層基材包括：通式為Mn+1XnTz的化合物；M為過渡金屬元素，X為C或N中的一種或兩種，Tz為表面基團(tuán)，n的值選自1、2或3。[0007] 在一些實(shí)施例中，過渡金屬元素選自Ti、Zr、Hf、、Nb、Ta、Cr、Mo或Sc中的至少一種。[0008] 在一些實(shí)施例中，表面基團(tuán)選自O(shè)2?、OH?、F?、Cl?或NH4+中的至少一種。[0009] 在一些實(shí)施例中，通式為Mn+1XnTz的化合物選自Ti3C2Tz、Ti2CTz、(Ti0.5Nb0.5)2CTz、(0.5Cr0.5)3C2Tz、Ti3CNTz、Ta4C3Tz、2CTz、4C3Tz、Nb2CTz、Nb4C3Tz、(Nb0.8Ti0.2)4C3Tz、(Nb0.8Zr0.2)4C3Tz、Mo2TiC2Tz、Mo2Ti2C3Tz和Cr2TiC2Tz中的至少一種。[0010] 在一些實(shí)施例中，碳納米管選自單壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或兩種。[0011] 在一些實(shí)施例中，顆粒材料和碳納米管附著于片層基材的至少部分表面上。在一些實(shí)施例中，以顆粒材料的固體總重量計(jì)算，片層基材的重量百分比為5％至10％。在一些實(shí)施例中，以顆粒材料的固體總重量計(jì)算，碳納米管的重量百分比為0.001％至0.005％。[0012] 在一些實(shí)施例中，顆粒材料的平均粒徑大于片層基材的厚度。本申請(qǐng)中的平均粒徑指的是顆粒材料的直徑的平均值。[0013] 在一些實(shí)施例中，顆粒材料的平均粒徑小于片層基材的長(zhǎng)度。[0014] 在一些實(shí)施例中，顆粒材料的平均粒徑大于碳納米管的直徑。[0015] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種正極活性材料的制備方法，其包括如下步驟：[0016] 以Mn+1AXn為前驅(qū)體，采用酸性刻蝕劑去除A位元素，得到含有片層基材的第一漿料；片層基材含有通式為Mn+1XnTz的化合物；[0017] 將顆粒材料加入第一漿料中并混合，然后加入含有碳納米管的第二漿液和分散劑，混合后得到第三漿料；[0018] 從第三漿料中分離出固體物質(zhì)，將固體物質(zhì)冷凍干燥后粉碎，過篩后得到正極活性材料。[0019] 在一些實(shí)施例中，A為Al。[0020] 在一些實(shí)施例中，酸性刻蝕劑選自氫氟酸、或者鹽酸和氟化鋰的混合液。[0021] 在一些實(shí)施例中，分散劑選自十六烷基三甲基溴化銨。[0022] 在一些實(shí)施例中，顆粒材料的分子式為L(zhǎng)iMnyFe1?yPO4，0.3≤y＜1。[0023] 在一些實(shí)施例中，顆粒材料的平均粒徑為100nm至5μm。[0024] 在一些實(shí)施例中，過篩的目數(shù)為100目至200目。[0025] 在一些實(shí)施例中，片層基材選自單層材料或多層材料。[0026] 在一些實(shí)施例中，片層基材的厚度為1nm至5nm。[0027] 在一些實(shí)施例中，碳納米管選自單壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或兩種。[0028] 在一些實(shí)施例中，單壁碳納米管的直徑為0.5nm至3nm。單壁碳納米管的長(zhǎng)度為1μm至50μm。[0029] 在一些實(shí)施例中，多壁碳納米管的直徑為2nm至30nm。多壁碳納米管的長(zhǎng)度為0.1μm至50μm。[0030] 在一些實(shí)施例中，第一漿料中，片層基材的濃度為0.1～10mg/ml。[0031] 在一些實(shí)施例中，第二漿料中，碳納米管的含量為1～15wt％。[0032] 在一些實(shí)施例中，分散劑的濃度為1～6mg/ml。[0033] 在一些實(shí)施例中，冷凍干燥的溫度為?25℃至?60℃。[0034] 在一些實(shí)施例中，冷凍干燥的時(shí)間為6小時(shí)至12小時(shí)。[0035] 本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種正極片，其包括：正極集流體和正極材料層。[0036] 其中，正極材料層位于正極集流體的表面，例如，正極材料層包覆整個(gè)正極集流體，或者正極材料層位于正極集流體相對(duì)側(cè)的兩個(gè)表面上。正極材料層包括上述任一實(shí)施例中的正極活性材料，或者包括由上述任一實(shí)施例中的正極活性材料的制備方法制得的正極活性材料。[0037] 在一些實(shí)施例中，正極活性材料為尺寸小于或等于150μm的粉末材料。[0038] 在一些實(shí)施例中，正極集流體包括鋁箔。[0039] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電池，其包括：正極片、負(fù)極片、位于正極片和負(fù)極片之間的隔膜和電解液。[0040] 其中，正極片為上述任一實(shí)施例中的正極片。[0041] 在一些實(shí)施例中，電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和成膜添加劑。成膜添加劑占電解液的質(zhì)量百分比為0.1％至1％。[0042] 在一些實(shí)施例中，鋰鹽包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)或雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)中的一種以上。[0043] 在一些實(shí)施例中，有機(jī)溶劑包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)中的一種以上。[0044] 在一些實(shí)施例中，成膜添加劑選自氯磺酰異氰酸酯(CSI)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)。

[0045] 在一些實(shí)施例中，負(fù)極片的表面具有界面膜(SEI膜)，界面膜包括碳酸鋰、氧化鋰和氟化鋰中的一種以上。[0046] 在一些實(shí)施例中，界面膜的厚度為10～50nm。[0047] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種用電設(shè)備，其包括上述任一實(shí)施例中的電池，電池作為用電設(shè)備的供電電源。[0048] 本申請(qǐng)的有益效果在于：本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種正極活性材料及制備方法、正極片、電池及用電設(shè)備。本申請(qǐng)通過在片層基材的表面附著碳納米管和顆粒材料，從而形成了以顆粒材料為點(diǎn)、碳納米管為線、片層基材為面共同構(gòu)筑的三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)，提高了顆粒材料本身的電子/離子導(dǎo)電性，從而使電池具有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。附圖說明[0049] 為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0050] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例中的正極活性材料的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式[0051] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)的實(shí)施例和附圖對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。本申請(qǐng)的各種實(shí)施例可以以一個(gè)范圍的型式存在；應(yīng)當(dāng)理解，以一范圍型式的描述僅僅是因?yàn)榉奖慵昂?jiǎn)潔，不應(yīng)理解為對(duì)本申請(qǐng)范圍的硬性限制；因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為所述的范圍描述已經(jīng)具體公開所有可能的子范圍以及該范圍內(nèi)的單一數(shù)值。例如，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為從1到6的范圍描述已經(jīng)具體公開子范圍，例如從1到3，從1到4，從1到5，從2到4，從2到6，從3到6等，以及所數(shù)范圍內(nèi)的單一數(shù)字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范圍為何皆適用。另外，每當(dāng)在本文中指出數(shù)值范圍，是指包括所指范圍內(nèi)的任何引用的數(shù)字(分?jǐn)?shù)或整數(shù))。[0052] 鋰離子電池的正極活性材料包括磷酸錳鐵鋰顆粒，其雖然具有較高的能量密度，但是電子輸運(yùn)和離子擴(kuò)散能力較低，從而影響到電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。[0053] 為了解決上述缺陷，本申請(qǐng)的實(shí)施例提供了一種正極活性材料及制備方法、正極片、電池及用電設(shè)備。[0054] 其中，正極活性材料包括：顆粒材料、片層基材和碳納米管。顆粒材料和碳納米管附著于片層基材的表面。顆粒材料作為點(diǎn)材料，碳納米管作為線材料，片層基材作為面材料，因此，以顆粒材料為點(diǎn)、碳納米管為線、片層基材為面共同構(gòu)筑成一種具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料。由于片層基材、碳納米管和顆粒材料均具有導(dǎo)電性能，因此，與單純的顆粒材料相比，構(gòu)筑而成的具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料的離子/電子電導(dǎo)率有了很大程度的提高，從而提高了電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。[0055] 在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，片層基材為具有導(dǎo)電性能的片層材料，又可稱為片層導(dǎo)電基材。片層基材包括：通式為Mn+1XnTz的化合物。其中，M為過渡金屬元素，X為C或N中的一種或兩種，Tz為表面基團(tuán)，n的值選自1、2或3。[0056] 其中，過渡金屬元素M選自Ti、Zr、Hf、、Nb、Ta、Cr、Mo或Sc中的至少一種。“至少一種”指的是M元素可以為Ti、Zr、Hf、、Nb、Ta、Cr、Mo或Sc中的任意一種，或者任意兩種，或者任意三種等。例如，在一些實(shí)施例中，通式為Mn+1XnTz的化合物可以選自Ti3C2Tz、Ti2CTz、(Ti0.5Nb0.5)2CTz、(0.5Cr0.5)3C2Tz、Ti3CNTz、Ta4C3Tz、2CTz、4C3Tz、Nb2CTz、Nb4C3Tz、(Nb0.8Ti0.2)4C3Tz、(Nb0.8Zr0.2)4C3Tz、Mo2TiC2Tz、Mo2Ti2C3Tz和Cr2TiC2Tz中的至少一種。表面基2? ? ? ? 4+

團(tuán)選自O(shè) 、OH、F、Cl或NH 中的至少一種。

[0057] 通式為Mn+1XnTz的化合物具有與Graphene類似的片層結(jié)構(gòu)，故稱為MXene材料。該MXene材料在附著了碳納米管和顆粒材料之后，能夠?yàn)殡x子的運(yùn)動(dòng)提供更多的通道，從而大幅度提高離子運(yùn)動(dòng)的速度，有助于提高離子/電子電導(dǎo)率。[0058] 碳納米管為具有導(dǎo)電性能的管狀材料，其為中空狀，并且長(zhǎng)軸的尺寸大于直徑，又稱之為線型導(dǎo)電材料。碳納米管附著于片層基材上，從而形成線面結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。碳納米管與片層基材通過靜電吸引力而相互附著，從而實(shí)現(xiàn)靜電自組裝。本申請(qǐng)?zhí)峒暗摹案街敝傅氖侨N組分之間彼此通過靜電吸引力而互相吸附，從而產(chǎn)生靜電自組裝，并構(gòu)筑而成具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料。[0059] 在一些實(shí)施例中，碳納米管選自單壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或兩種。[0060] 顆粒材料為具有導(dǎo)電性能的顆粒狀材料，又稱為顆粒導(dǎo)電材料。在一些實(shí)施例中，顆粒材料包括磷酸錳鐵鋰顆粒。磷酸錳鐵鋰顆粒的分子式為L(zhǎng)iMnyFe1?yPO4，0.3≤y＜1。例如，y的值為0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9等。例如，磷酸錳鐵鋰顆粒的化學(xué)式選自LiMn0.8Fe0.2PO4、LiMn0.7Fe0.3PO4或LiMn0.6Fe0.4PO4中的任意一種或幾種。[0061] 在一些實(shí)施例中，以顆粒材料的固體總重量計(jì)算，片層基材的重量百分比為5％至10％。例如，片層基材的重量百分比可以為5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、

9％、9.5％、10％中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。例如，如果固體形態(tài)的顆粒材料的重量份為100，那么片層基材的重量份為5至10份。例如，片層基材的重量份可以為5、5.5、

6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10份中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。

[0062] 在一些實(shí)施例中，以顆粒材料的固體總重量計(jì)算，碳納米管的重量百分比為0.001％至0.005％。例如，碳納米管的重量百分比可以為0.001％、0.002％、0.003％、

0.004％或0.005％中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。即，如果固體形態(tài)的顆粒材料的重量份為100，那么碳納米管的重量份為0.001、0.002、0.003、0.004或0.005份中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。

[0063] 在上述任一實(shí)施例中，顆粒材料和碳納米管附著于片層基材的表面上，從而形成點(diǎn)線面共同構(gòu)筑的具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料。與單獨(dú)的顆粒材料相比，該具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料所制成的正極片和電池具有很好的離子/電子電導(dǎo)率。其中，片層基材和碳納米管分別通過靜電吸引力附著于顆粒材料的表面上，從而實(shí)現(xiàn)靜電自組裝。[0064] 本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種正極活性材料的制備方法，其包括如下步驟：[0065] 1.以Mn+1AXn為前驅(qū)體，采用酸性刻蝕劑去除A位元素，得到含有片層基材的第一漿料；片層基材含有通式為Mn+1XnTz的化合物；[0066] 2.將顆粒材料加入第一漿料中，然后加入含有碳納米管的第二漿液和分散劑，混合后得到第三漿料；[0067] 3.從第三漿料中分離出固體物質(zhì)，將固體物質(zhì)冷凍干燥后粉碎，過篩后得到正極活性材料。[0068] 其中，在步驟1中，A指的是主族元素，例如可以為Al。前驅(qū)體中，M與X具有較強(qiáng)的鍵能，A具有較活潑的化學(xué)性能，故能夠通過刻蝕作用將A從MAX相中移除，從而得到具有類石墨烯的二維結(jié)構(gòu)(2D結(jié)構(gòu))的MXene材料(又稱為片層基材)。[0069] 在步驟1中，用于移除A的酸性刻蝕劑可以選自氫氟酸、或者鹽酸和氟化鋰的混合液。[0070] 在步驟1中，移除的詳細(xì)步驟包括：將氟化鋰加入鹽酸溶液中，室溫下攪拌，以使氟化鋰充分溶解在鹽酸溶液中，然后緩慢加入前驅(qū)體Mn+1AXn，并繼續(xù)攪拌，得到混合溶液。將該混合溶液用稀鹽酸稀釋一定倍數(shù)，然后置于振蕩器中進(jìn)行震蕩，以使充分反應(yīng)。將震蕩后的溶液置于離心機(jī)中離心，取沉淀物并將其加入稀鹽酸中。重復(fù)2至3次的稀鹽酸處理后，沉淀物中的雜質(zhì)基本去除完成。將除雜后的沉淀物加入去離子水中，依次進(jìn)行震蕩、離心和收集沉淀物的過程，重復(fù)2至3次直至含有沉淀物的溶液的pH值為中性，最后收集沉淀物并且用去離子水調(diào)節(jié)濃度，得到上述的第一漿料。該第一漿料中，片層基材的濃度為0.1～10mg/ml。例如，第一漿料中片層基材的濃度可以為0.1、0.2、0.4、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2、2.4、2.8、3、4、5、5.2、5.5、6、7、8、9或10mg/ml中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。片層基材的含量在此范圍內(nèi)，能夠很好地與顆粒材料和碳納米管相結(jié)合，從而形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料。

[0071] 在步驟1中，振蕩器的振幅為2～5mm，震蕩速度為100～3000rpm。在另一些實(shí)施例中，振蕩器的振幅還可以為2、3、4或5mm，震蕩速度還可以為100、200、300、500、1000、2000、2500或3000rpm。離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000～5000rpm。在一些實(shí)施例中，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速還可以為

1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500或5000rpm等。振蕩器的振幅和震蕩速度在此范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)組分的充分接觸，從而發(fā)生充分的反應(yīng)。震蕩或離心的次數(shù)可以為3至6次。

[0072] 在步驟1中，所得到的片層基材包括單層材料或多層材料。當(dāng)片層基材為單層材料時(shí)，片層基材的厚度為1nm至5nm。當(dāng)片層基材為多層材料時(shí)，每層材料的厚度為1nm至2nm，多層材料疊加所構(gòu)成的片層基材的總厚度為2nm至5nm。[0073] 在步驟2中，分散劑選自十六烷基三甲基溴化銨。[0074] 在步驟2中，分散劑自身的濃度為1～6mg/ml，例如，分散劑的濃度為1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或6mg/ml。分散劑自身的濃度定義為分散劑中溶質(zhì)的質(zhì)量與分散劑的整體體積之比。分散劑的濃度在上述范圍內(nèi)，有助于實(shí)現(xiàn)顆粒材料和碳納米管的充分分散，從而實(shí)現(xiàn)二者之間以及二者與片層基材的充分接觸，便于三者形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)。

[0075] 在步驟2中，第二漿液中含有的碳納米管選自單壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或兩種。[0076] 在一些實(shí)施例中，單壁碳納米管的直徑為0.5nm至3nm。例如，單壁碳納米管的直徑可以為0.5、1、1.2、1.5、1.6、1.8、2、2.5、3nm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。單壁碳納米管的長(zhǎng)度為1nm至50μm。例如，單壁碳納米管的長(zhǎng)度可以為1、1.1、1.2、1.4、1.5、2、5、10、12、16、18、20、25、30、31、38、40、42、44、45、48、50μm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。顆粒材料和單壁碳納米管通過靜電吸引力而互相附著。

[0077] 在一些實(shí)施例中，多壁碳納米管的直徑為2nm至30nm。例如，多壁碳納米管的直徑為2、3、5、8、10、12、15、18、20、22、25、27、28、30nm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。多壁碳納米管的長(zhǎng)度為0.1μm至50μm。例如，多壁碳納米管的長(zhǎng)度為0.1、0.3、0.5、0.8、1.2、

1.5、1.8、2.0、5、8、10、12、16、18、20、25、30、31、38、40、42、44、45、48、50μm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。顆粒材料和多壁碳納米管通過靜電吸引力而互相附著。線狀的單壁碳納米管或多壁碳納米管能夠?qū)Ⅻc(diǎn)狀磷酸錳鐵鋰顆粒連接，再和MXene一起構(gòu)建點(diǎn)?線?面三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

[0078] 在步驟2中，第二漿料中，碳納米管的含量為1～15wt％。例如，第二漿料中碳納米管的濃度可以為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15wt％中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。碳納米管的含量在此范圍內(nèi)，能夠很好地與顆粒材料和片層基材相結(jié)合，從而形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料。[0079] 在步驟2中，顆粒材料為磷酸錳鐵鋰顆粒，其分子式為L(zhǎng)iMnyFe1?yPO4，0.3≤y＜1。例如，磷酸錳鐵鋰顆粒的化學(xué)式選自LiMn0.8Fe0.2PO4、LiMn0.7Fe0.3PO4或LiMn0.6Fe0.4PO4中的任意一種或幾種。[0080] 在步驟2中，顆粒材料的平均粒徑為100nm至5μm。在一些實(shí)施例中，顆粒材料的平均粒徑可以為100、120、150、160、180、200、210、220、240、250、270、300、500、800、900或1000nm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍，也可以為1.1、1.2、1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、

2.2、2.4、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、3.9、4.0、4.2、4.5、4.8或5μm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。顆粒材料的粒徑在該范圍內(nèi)，有利于其與碳納米管和片層基材更好地附著。顆粒材料的平均粒徑大于片層基材的厚度。顆粒材料的平均粒徑大于碳納米管的直徑。

[0081] 在步驟3中，冷凍干燥的溫度為?25℃至?60℃，例如，可以為?25、?30、?35、?40、?45、?50、?55、或?60℃中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。

[0082] 在步驟3中，冷凍干燥的時(shí)間為6小時(shí)至12小時(shí)，例如可以為6、7、8、9、10、11或12小時(shí)中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。[0083] 在步驟3中，粉碎采用粉碎機(jī)和研磨器來實(shí)現(xiàn)。粉碎機(jī)先將冷凍干燥所得的物質(zhì)粉碎至30至50μm的粒徑或尺寸，然后研磨器繼續(xù)研磨至低于5μm的粒徑或尺寸。粉碎和研磨的目的是降低各個(gè)組分的尺寸，以便增大其混合后的接觸面積，從而提高電導(dǎo)率。[0084] 在步驟3中，過篩采用的篩網(wǎng)的目數(shù)為100目至200目。過篩之后即可獲得上述的正極活性材料，又可稱為MXene和碳納米管共修飾磷酸錳鐵鋰的鋰離子電池正極材料。在一些實(shí)施例中，正極活性材料為過100目至200目的篩下物，因此，正極活性材料為尺寸小于或等于150μm的粉末材料。過篩的目的是篩分掉粒度較大的雜質(zhì)、未被粉碎成所需粒徑的顆粒物，或粉碎后又重新團(tuán)聚而成的較大顆粒物。[0085] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種正極片，其包括：正極集流體和正極材料層。[0086] 其中，正極集流體包括鋁箔。[0087] 正極材料層位于正極集流體的表面，正極材料層包括上述的正極活性材料，或者包括由上述的正極活性材料的制備方法制得的正極活性材料。所得到的正極活性材料的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1中的黑色顆粒表示磷酸錳鐵鋰顆粒。磷酸錳鐵鋰顆粒的分子式為L(zhǎng)iMnyFe1?yPO4，0.3≤y＜1。圖1中的曲線表示碳納米管(Carbonnanotubes，CNT)。[0088] 本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種上述實(shí)施例中的正極片的制備方法，其包括如下步驟：[0089] 將正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑混合后得到正極漿料，將正極漿料設(shè)于正極集流體的表面，使得正極漿料在正極集流體的表面形成正極材料層，從而得到正極片。[0090] 其中，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電劑選自天然石墨、人造石墨、導(dǎo)電炭黑(SuperP)、乙炔黑、針狀焦、碳納米管、石墨烯等碳材料。導(dǎo)電劑有利于調(diào)控正極片中電子和離子的傳輸通道，增加其固相擴(kuò)散能力，以提高導(dǎo)電性能。[0091] 在一些實(shí)施例中，粘結(jié)劑選自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯(PDF)、聚四氟乙烯、氟化聚偏二氟乙烯等。[0092] 在一些實(shí)施例中，正極活性材料占正極漿料的固體物質(zhì)的質(zhì)量百分比為95％至98％，或者為95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。

[0093] 在一些實(shí)施例中，溶劑各自獨(dú)立地選自水系溶劑和有機(jī)系溶劑中的任一種。水系介質(zhì)的實(shí)例可包括但不限于：水、醇與水的混合介質(zhì)等。有機(jī)系介質(zhì)的實(shí)例可包括但不限于：己烷、苯、甲苯、二甲苯、吡啶、丙酮、四氫呋喃(THF)、N?甲基吡咯烷酮(NMP)等。[0094] 在一些實(shí)施例中，正極漿料采用涂布法形成正極材料層。正極漿料在涂布之前還需要經(jīng)過過篩處理，以除去雜質(zhì)。在形成正極材料層后，還需要經(jīng)過輥壓、分條和裁片等工序制成正極片。[0095] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種電池，其包括：正極片、負(fù)極片、位于正極片和負(fù)極片之間的隔膜和電解液。[0096] 其中，正極片為上述任一實(shí)施例的正極片，或者由上述任一實(shí)施例的正極片的制備方法制備而成。[0097] 電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和成膜添加劑。[0098] 鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)或雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)中的一種以上。鋰鹽占電解液的質(zhì)量百分比為10％至15％。例如，鋰鹽占電解液的質(zhì)量百分比為10％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。[0099] 有機(jī)溶劑選自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)中的一種以上。[0100] 成膜添加劑選自氯磺酰異氰酸酯(CSI)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)。成膜添加劑占電解液的質(zhì)量百分比為0.1％至1％。例如成膜添加劑占電解液的質(zhì)量百分比為0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。電解液中添加成膜添加劑可以控制界面膜中無機(jī)組分的含量，從而提升界面膜的電導(dǎo)率。通過控制該成膜添加劑的添加量可以控制界面膜的厚度，從而得到厚度在10～50nm并且含有大量無機(jī)組分的界面膜。

[0101] 負(fù)極片的表面具有界面膜，界面膜包括碳酸鋰、氧化鋰和氟化鋰中的一種以上的無機(jī)組分。這些無機(jī)組分有利于提升界面膜的電導(dǎo)率。界面膜的厚度為10～50nm，例如，界面膜的厚度可以為10、12、15、16、18、20、21、25、26、28、30、31、32、35、38、40、41、45、47、49、50nm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。負(fù)極片包括負(fù)極集流體和負(fù)極材料層。負(fù)極片與電解液接觸后，會(huì)在該負(fù)極材料層上形成的界面膜(SEI膜)。負(fù)極材料層所采用的負(fù)極活性材料可以選自石墨、硬炭或軟炭等。

[0102] 隔膜可以為厚度為9～18μm的聚乙烯膜或聚丙烯膜。例如，隔膜的厚度可以選自9、10、11、12、13、14、15、16、17、18μm中的任意值或其中任意兩值組成的范圍。

[0103] 本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種用電設(shè)備，其包括上述的電池，電池作為用電設(shè)備的供電電源。在一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)的用電設(shè)備包括但不限于：備用電源、電機(jī)、電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、助力自行車、自行車、電動(dòng)工具、家庭用大型蓄電池等。[0104] 對(duì)于上述實(shí)施例中與其它實(shí)施例相同的特征，可以參考和直接引用其它實(shí)施例中的描述，在此不再贅述。[0105] 以下結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)一步的說明。以下實(shí)施例和對(duì)比例并不能理解為對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案的限定。[0106] 實(shí)施例1[0107] 本實(shí)施例提供了一種正極活性材料，其包括片層基材、碳納米管和顆粒材料。該正極活性材料為200目篩的篩下物，其為尺寸小于或等于150μm的粉末材料。[0108] 其中，片層基材為通式為Ti3C2Tz的MXene納米片，該MXene納米片的厚度范圍為1nm至5nm。本實(shí)施例中MXene納米片的厚度為范圍值，含義是本實(shí)施例中的MXene納米片并非具有均一厚度，而是不同厚度的MXene納米片的混合物，但是只要MXene納米片的厚度落在上述范圍內(nèi)即可。[0109] 碳納米管為單壁碳納米管，該單壁碳納米管的直徑為1.5nm，長(zhǎng)度為25μm。[0110] 顆粒材料為磷酸錳鐵鋰，其分子式為L(zhǎng)iMn0.6Fe0.4PO4。顆粒材料的平均粒徑為500nm。

[0111] 本實(shí)施例還提供了一種正極活性材料的制備方法，其包括如下步驟：[0112] 1.將3.2g氟化鋰(LiF)緩慢地加入30ml鹽酸溶液中，室溫下持續(xù)攪拌10min，待LiF充分溶解在鹽酸溶液中后得到酸性刻蝕劑。[0113] 2.向上述酸性刻蝕劑中緩慢加入2gTi3AlC2陶瓷材料(前驅(qū)體)，攪拌24h，得到混合溶液。[0114] 3.將該混合溶液用稀鹽酸稀釋，然后置于振蕩器中進(jìn)行震蕩，以使充分反應(yīng)。振蕩器的振幅為3mm，速度為2000rpm。將震蕩后的溶液置于離心機(jī)中以3000rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心，取沉淀物并將其加入稀鹽酸中。在經(jīng)過2次的稀鹽酸重復(fù)處理后，沉淀物中的雜質(zhì)基本去除完成。將除雜后的沉淀物加入去離子水中，依次進(jìn)行震蕩、離心和收集沉淀物的過程，重復(fù)3次直至含有沉淀物的溶液的pH值為中性，最后收集沉淀物并且用去離子水調(diào)節(jié)濃度，得到上述的第一漿料。該第一漿料中，片層基材的濃度為2mg/ml，片層基材含有通式為Ti3C2Tz的化合物。[0115] 4.將0.5g顆粒材料(LiMn0.6Fe0.4PO4，平均粒徑為500nm)加入20ml的第一漿料(含0.04gMXene納米片)中，然后加入含有碳納米管(單壁碳納米管)的第二漿液和分散劑(10mgCTAB)，混合后得到第三漿料；第二漿料的體積為0.1ml，其含有的單壁碳納米管的重量百分比為10wt％，單壁碳納米管的質(zhì)量為0.01mg。

[0116] 5.對(duì)第三漿料進(jìn)行過濾，分離出固體物質(zhì)，將所得的固體物質(zhì)在?45℃下進(jìn)行真空干燥10h，待真空干燥結(jié)束后進(jìn)行粉碎和研磨，過200目的篩后得到正極活性材料，記為L(zhǎng)MFP@MXene/CNT。該正極活性材料中，顆粒材料作為點(diǎn)材料，碳納米管作為線材料，片層基材作為面材料，因此構(gòu)筑成一種三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)。[0117] 本實(shí)施例提供了一種正極片，其制備方法包括如下步驟：[0118] 將正極活性材料、導(dǎo)電劑(導(dǎo)電炭黑)、粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯，PDF)按照質(zhì)量比97:1.8:1.2進(jìn)行混合，然后與溶劑(1?甲基?2?吡咯烷酮，NMP)真空攪拌混合，得到正極漿料。將正極漿料過篩，以除去雜質(zhì)，然后均勻地涂布于正極集流體的兩個(gè)表面，室溫晾干后轉(zhuǎn)移至烘箱內(nèi)烘烤，待干燥后以形成正極材料層。正極材料層的厚度為80μm。然后，經(jīng)輥壓(如冷

3

壓)、分條和裁片等工序，制得正極片。正極片的壓實(shí)密度為2.10g/cm。

[0119] 本實(shí)施例還提供了一種電池的制備方法，其包括如下步驟：[0120] 將正極片、隔膜、負(fù)極片按順序疊好(按照一層正極片、一層隔膜、一層負(fù)極片的順序)，從而隔膜處于正極片和負(fù)極片之間。經(jīng)卷繞得到裸電芯。對(duì)裸電芯進(jìn)行干燥后加入電解液，經(jīng)過真空封裝、靜置、化成、分容等工序獲得電池。[0121] 其中，負(fù)極片的制備方法包括：將負(fù)極活性材料(石墨)、導(dǎo)電劑(CNT)、增稠劑(CMC)、粘結(jié)劑(SBR)按質(zhì)量比96.5：0.8：0.9：1.8進(jìn)行混合，加入溶劑(去離子水)真空攪拌至體系呈均一狀，獲得負(fù)極漿料，然后均勻涂敷在上述的負(fù)極集流體的上下兩個(gè)表面上，室3

溫晾干后轉(zhuǎn)移至烘箱繼續(xù)干燥，冷壓、分切后得負(fù)極片。負(fù)極片的壓實(shí)密度為1.5g/cm。

[0122] 電解液包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、有機(jī)溶劑和成膜添加劑。以電解液的總質(zhì)量計(jì)，六氟磷酸鋰的質(zhì)量百分比為12.5wt％。有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)以20:30:30的質(zhì)量比形成的混合物。成膜添加劑為氯磺酰異氰酸酯(CSI)。以電解液的總質(zhì)量計(jì)，該成膜添加劑的質(zhì)量百分比(M)為0.5w％。

[0123] 隔膜為厚度為9μm的聚乙烯膜。[0124] 本申請(qǐng)的各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例的參數(shù)對(duì)比如表1所示。性能測(cè)試如表2和表3所示。[0125] 實(shí)施例2[0126] 本實(shí)施例提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例在第4步并不加入分散劑，其余步驟均與實(shí)施例1相同。因此，實(shí)施例2所得的正極活性材料不含有分散劑(CTAB)，記為L(zhǎng)MFP@MXene/CNT?FreeCTAB。[0127] 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)不添加分散劑時(shí)，實(shí)施例2中正極片的電子電導(dǎo)率和電池的離子電導(dǎo)率均有了降低，并且電池的放電比容量和循環(huán)性能有了下降，說明分散劑能夠促進(jìn)片層基材、碳納米管和顆粒材料三者相互結(jié)合并形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)。[0128] 實(shí)施例3至實(shí)施例10[0129] 實(shí)施例3提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1相比，實(shí)施例3增加了單壁碳納米管的含量。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，如果在一定范圍內(nèi)增加單壁碳納米管的含量，那么電導(dǎo)率有所提升，而放電比容量會(huì)有下降。這是因?yàn)樘技{米管作為非活性物質(zhì)，在加入后使得活性物質(zhì)(顆粒材料)在整個(gè)正極活性材料中的比例有所下降，因此，放電比容量會(huì)有所下降，但是仍然在合適的范圍內(nèi)。另外，在加入碳納米管之后，正極活性材料的容量保持率會(huì)有所升高。[0130] 實(shí)施例4和5提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1相比，實(shí)施例4增加了片層基材的含量，實(shí)施例5降低了片層基材的含量。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，片層基材的含量在一定范圍內(nèi)的增加，會(huì)在一定程度上增加電導(dǎo)率。

[0131] 實(shí)施例6和7提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1相比，實(shí)施例6和實(shí)施例7改變了片層基材的種類。實(shí)施例6所采用的片層基材的種類為Ti2CTz，實(shí)施例7所采用的片層基材的種類為Ti2CTz和Ti3C2Tz。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，這些片層基材雖然種類不同，但是均能得到具有合適的電導(dǎo)率的電池。并且在改變了片層基材的種類后，電導(dǎo)率在1至2個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)變化，滿足正極片和電池對(duì)于電導(dǎo)率的要求。經(jīng)其它實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，Ti3C2Tz、Ti2CTz、(Ti0.5Nb0.5)2CTz、(0.5Cr0.5)3C2Tz、Ti3CNTz、Ta4C3Tz、2CTz、4C3Tz、Nb2CTz、Nb4C3Tz、(Nb0.8Ti0.2)4C3Tz、(Nb0.8Zr0.2)4C3Tz、Mo2TiC2Tz、Mo2Ti2C3Tz或Cr2TiC2Tz這些材料均能適用于本申請(qǐng)。

[0132] 實(shí)施例8提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1采用單壁碳納米管相比，實(shí)施例8采用多壁碳納米管，其直徑為5nm，長(zhǎng)度為30nm。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在一定含量范圍內(nèi)的多壁碳納米管和單壁碳納米管所帶來的電導(dǎo)率的差異在合理范圍內(nèi)，可以根據(jù)對(duì)電導(dǎo)率的不同要求而相互替代使用。[0133] 實(shí)施例9和10提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1相比，實(shí)施例9和10改變了顆粒材料的種類。實(shí)施例9的顆粒材料為L(zhǎng)iMn0.7Fe0.3PO4，即采用了Mn含量更高的顆粒材料。實(shí)施例10的顆粒材料為L(zhǎng)iMn0.6Fe0.4PO4和LiMn0.7Fe0.3PO4的混合物。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知并經(jīng)其它實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，顆粒材料作為主體材料和活性物質(zhì)，雖然不同的顆粒材料會(huì)產(chǎn)生不同的電導(dǎo)率差異，但是顆粒材料選自

LiMn0.8Fe0.2PO4、LiMn0.7Fe0.3PO4或LiMn0.6Fe0.4PO4時(shí)均能適用于本申請(qǐng)。

[0134] 對(duì)比例1[0135] 本對(duì)比例提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1不同的是，本對(duì)比例在第4步僅加入分散劑(CTAB)，并不加入含有碳納米管(單壁碳納米管)的第二漿液，其余步驟均與實(shí)施例1相同。因此，對(duì)比例1所得的正極活性材料不含有單壁碳納米管，記為L(zhǎng)MFP@MXene。[0136] 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)對(duì)比例1的正極活性材料不含有碳納米管時(shí)，對(duì)比例1中的正極片的電子電導(dǎo)率和電池的離子電導(dǎo)率均有了下降，并且所得到的電池的比容量和循環(huán)性能也會(huì)下降，說明碳納米管對(duì)于提高電導(dǎo)率具有一定作用。[0137] 對(duì)比例2[0138] 本對(duì)比例提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1不同的是，本對(duì)比例在第4步中，僅將0.5g顆粒材料(LiMn0.6Fe0.4PO4，平均粒徑為500nm)加入20ml的去離子水中，而并未加入第一漿料(含0.04gMXene納米片)，其余步驟均與實(shí)施例1相同。因此，對(duì)比例2所得的正極活性材料不含有MXene納米片，記為L(zhǎng)MFP@CNT。

[0139] 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，僅有碳納米管而沒有MXene納米片，則電導(dǎo)率下降幅度更大，推測(cè)是因?yàn)镸Xene納米片能夠起到承載碳納米管和顆粒材料的作用，從而能夠使三者形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)。該三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)能夠?yàn)殡x子的運(yùn)動(dòng)提供更多的通道，從而大幅度提高離子運(yùn)動(dòng)的速度，有助于提高離子/電子電導(dǎo)率。[0140] 對(duì)比例3[0141] 本對(duì)比例提供了一種正極活性材料及其制備方法、正極片、電池及其制備方法。與實(shí)施例1不同的是，本對(duì)比例在第4步中，僅將0.5g顆粒材料(LiMn0.6Fe0.4PO4，平均粒徑為500nm)加入20ml的去離子水中，而并未加入第一漿料(含0.04gMXene納米片)、碳納米管(單壁碳納米管)和分散劑(10mgCTAB)，其余步驟均與實(shí)施例1相同。因此，對(duì)比例3所得的正極活性材料不含有MXene納米片、碳納米管(單壁碳納米管)和分散劑CTAB，記為L(zhǎng)MFP。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，如果僅有顆粒材料而沒有MXene納米片和碳納米管，則無法形成三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)，那么單純由顆粒材料制成的電池和正極片的電導(dǎo)率低于由具有三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)的材料制成的電池和正極片的電導(dǎo)率。

[0142] 對(duì)上述實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)行性能測(cè)試，性能測(cè)試的方法如下所示：[0143] 扣電組裝：取上述實(shí)施例和對(duì)比例的負(fù)極片、正極片、電解液在真空手套箱中組裝成扣式半電池。組裝后的扣式半電池進(jìn)行性能測(cè)試：[0144] 1、將實(shí)施例1?10及對(duì)比例1?3制備的電池在室溫下進(jìn)行離子、電子電導(dǎo)率測(cè)試，數(shù)據(jù)見表2。[0145] 其中，電子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率利用辰華電化學(xué)工作站，型號(hào)為CHI660E，輸出電位范圍±10，輸出電流范圍為3nA～250mA，交流阻抗頻率范圍10uHz～1MHz。[0146] 電子電導(dǎo)率的測(cè)試步驟包括：直流四探針法可以通過構(gòu)建四電極體系，再用電化學(xué)工作站施加直流源實(shí)現(xiàn)測(cè)試電池的正極片的電子導(dǎo)電率。[0147] 離子電導(dǎo)率的測(cè)試步驟包括：利用交流阻抗法對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)得到的Nyquist圖進(jìn)行處理，得到電池的離子電導(dǎo)率。

[0148] 2、電池的0.1C首次放電比容量測(cè)試；測(cè)試方法包括如下步驟：[0149] 將實(shí)施例1?10及對(duì)比例1?3制備的電池置于充放電測(cè)試儀上進(jìn)行充放電容量測(cè)試：在室溫下，0.1C倍率下充電到4.3，截止電流為0.01C，然后0.1C倍率下放電到2.5，結(jié)果見表3；[0150] 3、電池的1C首次放電比容量測(cè)試；測(cè)試方法包括如下步驟：[0151] 將實(shí)施例1?10及對(duì)比例1?3制備的電池置于充放電測(cè)試儀上進(jìn)行充放電性能測(cè)試，0.1C倍率下充到4.3，截止電流為0.01C，然后分別在1C倍率下放電到2.5，結(jié)果見表3；[0152] 4、電池的10C首次放電比容量測(cè)試；測(cè)試方法包括如下步驟：[0153] 將實(shí)施例1?10及對(duì)比例1?3制備的電池置于充放電測(cè)試儀上進(jìn)行充放電性能測(cè)試，0.1C倍率下充到4.3，截止電流為0.01C，然后分別在1C倍率下放電到2.5，結(jié)果見表3；[0154] 5、電池的1C循環(huán)100周的容量保持率測(cè)試；測(cè)試方法包括如下步驟：[0155] 將實(shí)施例1?10及對(duì)比例1?3制備的電池置于充放電測(cè)試儀上進(jìn)行充放電性能測(cè)試，1C倍率下充到4.3，截止電流為0.01C，然后分別在1C倍率下放電到2.5，反復(fù)充放電100次，結(jié)果見表3。

[0156] 表1各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例的參數(shù)表1[0157][0158] 表2各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例的電池的性能測(cè)試表[0159][0160][0161] 表3各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例的電池的性能測(cè)試表[0162][0163] 在上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。[0164] 總之，本申請(qǐng)一些實(shí)施例提供的正極活性材料包括：碳納米管、顆粒材料和含有通式為Mn+1XnTz的化合物的片層基材。本申請(qǐng)通過在片層基材的表面附著于碳納米管和顆粒材料，從而以顆粒材料為點(diǎn)、碳納米管為線、片層基材為面而形成了點(diǎn)、線、面共同構(gòu)筑的三維網(wǎng)面結(jié)構(gòu)，解決了顆粒材料本身的電子/離子導(dǎo)電性不高的缺陷，有利于提高電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。[0165] 另外，即使MXene在長(zhǎng)循環(huán)過程中會(huì)被部分氧化成二氧化鈦和碳，其產(chǎn)物也仍能促進(jìn)鋰離子的擴(kuò)散，保證了電池具有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí)，MXene和碳納米管具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性和熱穩(wěn)定性，能夠使材料在極端條件下保證電池體系的高安全性，且加工過程較為簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。[0166] 以上對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本申請(qǐng)的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本申請(qǐng)的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本申請(qǐng)的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。