[發(fā)明專利]表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010180156.4
• 申請日: 2010-05-17
• 公開（公告）號: CN101950803A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 柳娜;徐磊敏;吳夢堯;許瑞;趙豐剛
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才;王靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是一種表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著手機、數(shù)碼相機、筆記本電腦等便攜式電子設備的日益小型化、輕薄化，市場對鋰離子電池的能量密度、安全性能和循環(huán)壽命的要求不斷提高。

鋰離子電池一般包括：正極片、負極片、間隔于正極片和負極片之間的隔離膜，以及電解液，其中，正極片包括正極集流體和分布在正極集流體上的正極材料，負極片包括負極集流體和分布在負極集流體上的負極材料。目前，常用的鋰離子電池的正極材料有LiCoO₂、LiNiCoO₂、LiMn₂O₄和LiNiCoMnO₂等。

但是，上述正極材料都有各自的缺點：LiCoO₂充電電壓超過4.2V后結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，安全性變得很差；LiNiCoO₂的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對電解液具有很強的氧化性；LiMn₂O₄的高溫性能不好；LiNiCoMnO₂的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，高溫存儲性能不好。因此，需要對這些正極材料進行改性處理。對正極材料進行表面包覆處理是最有效的改性方法之一：將少量的氧化物均勻地沉積在正極材料的表面，可以在不損失材料比容量的前提下有效提高正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，阻止正極材料與電解液發(fā)生副反應，因此可以改善鋰離子電池的安全性能和充放電循環(huán)穩(wěn)定性。

現(xiàn)有技術(shù)中已揭示了多種表面包覆正極材料及其制備方法，如美國專利US?7,445,871就揭示了通過液相法制備包覆材料，然后將干燥后的包覆材料與正極材料混合燒結(jié)，形成表面包覆正極材料。但是，上述方法制備包覆材料時，包覆材料不能均勻地包覆于正極材料的表面，影響了鋰離子電池的能量密度、安全性能和充放電循環(huán)穩(wěn)定性。又如，中國發(fā)明專利申請CN?200310122880.1揭示了將正極材料、金屬化合物和鋰化合物一起加入溶劑中形成類溶膠，然后烘干焙燒得到表面包覆LiMeO₂的正極材料。但是，上述方法的過程難以控制，所得到的產(chǎn)品一致性無法保證。再如，中國發(fā)明專利申請CN?200510034893.2則采用有機溶膠法對LiCoO₂進行表面包覆，雖然能夠得到表面均勻包覆的正極材料，但是過程控制復雜且所用到的酞酸酯、硅酸脂等材料價格昂貴，不利于提升鋰離子電池的性價比。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種簡易、可靠的表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)將易溶性金屬鹽在加熱情況下溶解于溶劑中形成溶液；

(2)在攪拌情況下采用堿性溶液調(diào)節(jié)步驟(1)中溶液的pH值，使其形成溶膠狀物質(zhì)；

(3)在攪拌情況下將含鋰正極材料投入上述溶膠中，反應一段時間，使水解產(chǎn)物均勻沉淀吸附于含鋰正極材料的表面；

(4)將表面吸附有水解產(chǎn)物的含鋰正極材料烘干；以及

(5)將烘干后的含鋰正極材料焙燒，形成表面包覆金屬氧化物的含鋰正極材料。

本發(fā)明采用溶膠法對鋰離子電池正極材料表面包覆金屬氧化物，充分結(jié)合了液相法和固相法的優(yōu)點，制備方法簡易、可靠，使鋰離子電池正極材料的表面被金屬氧化物均勻包覆，表面包覆金屬氧化物后的鋰離子電池正極材料的克容量并沒有降低。使用根據(jù)本發(fā)明方法制得的表面包覆金屬氧化物的正極材料的鋰離子電池在高電壓下的放電比容量、循環(huán)性能和安全性能都有顯著提高。

作為本發(fā)明表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法的一種改進，步驟(1)中，所述易溶性金屬鹽為Mg、Al、Ti或Zn的易溶性鹽。

作為本發(fā)明表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法的一種改進，所述金屬氧化物為MgO、Al₂O₃、TiO₂或ZnO。

作為本發(fā)明表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法的一種改進，步驟(1)中，所述溶劑為水、或能與水混溶的有機溶劑，或水和能與水混溶的有機溶劑的混合物。

作為本發(fā)明表面包覆金屬氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法的一種改進，所述能與水混溶的有機溶劑為醇類或酮類。