[發(fā)明專利]鋰離子電池正極復合材料顆粒及其制備方法

有效

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• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN102347473A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 何向明;王丹;姜長印;黃賢坤;高劍;李建軍
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/58;H01M4/1397
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技術領域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極復合材料顆粒及其制備方法，尤其涉及一種具有磷酸鋁的鋰離子電池正極復合材料顆粒及其制備方法。

背景技術

對鋰離子電池正極活性物質(zhì)的顆粒表面采用其它材料形成包覆，是現(xiàn)有技術中對正極活性物質(zhì)進行改性的常用方法。例如，在磷酸鐵鋰的顆粒表面包覆一層碳可以有效解決磷酸鐵鋰導電性較低的問題，使包覆有碳層的磷酸鐵鋰具有較好的導電性。另外，現(xiàn)有技術已表明，在鈷酸鋰或其它正極活性物質(zhì)顆粒表面包覆磷酸鋁可以提高鋰離子電池正極的熱穩(wěn)定性(請參閱文獻“Correlation?between?AlPO₄?nanoparticle?coating?thickness?on?LiCoO₂?cathode?and?thermal?stablility”J.Cho，Electrochimica?Acta?48(2003)2807-2811及專利號為7,326,498的美國專利)。

現(xiàn)有技術中用磷酸鋁包覆正極活性物質(zhì)的方法是先制備磷酸鋁顆粒分散于水中形成的分散液，并將正極活性物質(zhì)顆粒加入這種制備好的磷酸鋁顆粒的分散液中，通過吸附的作用使磷酸鋁顆粒吸附在正極活性物質(zhì)大顆粒表面，再將分散液中的水蒸干，并在700℃下熱處理，形成表面具有磷酸鋁顆粒的正極活性物質(zhì)。

然而，由于磷酸鋁不溶于水，磷酸鋁顆粒在水中分散時可能形成團聚，并且當將大量正極活性物質(zhì)加入磷酸鋁分散液中時，先加入的正極活性物質(zhì)吸附大量磷酸鋁顆粒，后加入的正極活性物質(zhì)顆粒則可能吸附不到足夠的磷酸鋁顆粒。請參閱圖8，即使能夠很好的包覆，上述方法決定該產(chǎn)物20從微觀上看是磷酸鋁以小顆粒22的形態(tài)分布在正極活性物質(zhì)大顆粒24表面，并非一層均勻磷酸鋁物質(zhì)層。因此，通過上述方法在正極活性物質(zhì)表面形成的磷酸鋁包覆層不夠均勻，無法保證每個正極活性物質(zhì)表面均能夠均勻的包覆一層磷酸鋁，從而使應用該正極活性物質(zhì)的鋰離子電池循環(huán)性能不好，使該方法難以大規(guī)模工業(yè)化應用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種能夠在正極活性物質(zhì)表面形成均勻磷酸鋁包覆層的方法，及具有該磷酸鋁包覆層的正極活性物質(zhì)。

一種鋰離子電池正極復合材料顆粒，其包括正極活性物質(zhì)顆粒及包覆于該正極活性物質(zhì)顆粒表面的磷酸鋁層。

一種鋰離子電池正極復合材料顆粒的制備方法，其包括：提供硝酸鋁溶液；將待包覆的正極活性物質(zhì)顆粒加入該硝酸鋁溶液中，控制該正極活性物質(zhì)的加入量，形成一泥漿狀混合物；將磷酸鹽溶液加入該泥漿狀混合物進行反應，在該正極活性物質(zhì)顆粒表面形成磷酸鋁層；以及熱處理該表面具有磷酸鋁層的正極活性物質(zhì)顆粒，得到正極復合材料顆粒。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明避免了由于固固混合產(chǎn)生的吸附不均勻，導致磷酸鋁包覆不均的現(xiàn)象，適合大規(guī)模工業(yè)化應用。另外，本發(fā)明可在正極活性物質(zhì)顆粒表面生成一層厚度均勻且連續(xù)的磷酸鋁層，而非將磷酸鋁顆粒堆積在正極活性物質(zhì)顆粒表面，因此具有更好的電化學性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例磷酸鋁包覆正極活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例磷酸鋁包覆鈷酸鋰的掃描電鏡照片。

圖3為本發(fā)明實施例磷酸鋁包覆鈷酸鋰的透射電鏡照片。

圖4為對比實驗的高倍放大的磷酸鋁包覆鈷酸鋰的掃描電鏡照片。

圖5為對比實驗的低倍放大的磷酸鋁包覆鈷酸鋰的掃描電鏡照片。

圖6為本發(fā)明實施例磷酸鋁包覆的正極活性物質(zhì)的循環(huán)性能測試曲線。

圖7為對比實驗的磷酸鋁包覆的正極活性物質(zhì)的循環(huán)性能測試曲線。

圖8為現(xiàn)有技術的磷酸鋁包覆正極活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。

主要元件符號說明

正極復合材料顆粒????????????10

正極活性物質(zhì)顆粒????????????12

磷酸鋁層????????????????????14

產(chǎn)物????????????????????????20

小顆粒????????????????????????????22

大顆粒????????????????????????????24

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明提供的正極復合材料顆粒及其制備方法作進一步的詳細說明。