[發明專利]負極復合材料及其制備方法，以及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201010619901.0
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102544446A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 黃賢坤;何向明;姜長印;王丹;高劍;李建軍
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種負極復合材料及其制備方法，以及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池主要由電極、隔膜以及電解液構成。其中，鋰離子電池的發展很大程度上取決于電極活性材料性能的提高。目前，鋰離子電池的正極活性材料主要有鈷酸鋰(LiCoO₂)、鎳酸鋰(LiNiO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)以及鐵酸鋰(LiFePO₄)等；負極活性材料主要是碳材料、鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)等。為提高鋰離子電池電極活性材料的性能，對鋰離子電池電極活性材料的顆粒表面采用其它材料形成包覆，是對電極活性材料進行改性的常用方法。現有技術已表明，在鈷酸鋰或其它電極活性物質顆粒表面包覆磷酸鋁可提高鋰離子電池電極的熱穩定性(請參閱文獻“Correlation?between?AlPO₄?nanoparticlecoating?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)。

然而，由于磷酸鋁自身導電性較差，因此，上述電極活性材料的導電性也會因磷酸鋁的包覆而有所降低。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種導電性有所改善的具有較高熱穩定性的負極復合材料及其制備方法，以及應用該負極復合材料的鋰離子電池。

一種負極復合材料，其包括負極活性材料顆粒，其中，進一步包括包覆于該負極活性材料顆粒表面的摻雜磷酸鋁層，該摻雜磷酸鋁層的材料是半導體性摻雜的磷酸鋁。

一種負極復合材料的制備方法，其包括：提供三價鋁源及摻雜元素源，將該三價鋁源和該摻雜元素源加入溶劑中以形成含三價鋁離子及摻雜離子的溶液；將待包覆的負極活性材料顆粒加入該含三價鋁離子及摻雜離子的溶液中，形成一混合物；將磷酸根源溶液加入該混合物進行反應，使該負極活性材料顆粒的表面形成一摻雜磷酸鋁層，該摻雜磷酸鋁層的材料是半導體性摻雜的磷酸鋁；熱處理該表面具有摻雜磷酸鋁層的負極活性材料顆粒。

一種鋰離子電池，包括正極以及負極，其中，該負極包括上述負極復合材料。

相較于現有技術，本發明的摻雜磷酸鋁層的材料是半導體性摻雜的磷酸鋁，使經過摻雜后的磷酸鋁成為具有電子導電機制或空穴導電機制的半導體，大大提高了導電性，因此，與現有的具有磷酸鋁包覆層的復合電極材料相比，所述具有摻雜磷酸鋁包覆層的復合電極材料具有更好的導電性。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的鋰離子電池電極復合材料的結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的鋰離子電池電極復合材料的制備流程圖。

主要元件符號說明

電極復合材料????????????????10

電極活性材料顆粒????????????12

摻雜磷酸鋁層????????????????14

具體實施方式

下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的電極復合材料顆粒及其制備方法、以及應用該電極復合材料的鋰離子電池進行詳細說明。

請參閱圖1及圖2，本發明實施例提供一種鋰離子電池電極復合材料10，其包括電極活性材料顆粒12及包覆于該電極活性材料顆粒12表面的摻雜磷酸鋁層14。該摻雜磷酸鋁層14的材料是半導體性摻雜的磷酸鋁。該摻雜磷酸鋁層14具有半導體性。

該摻雜磷酸鋁層14具有半導體性是指通過對磷酸鋁進行半導體性摻雜使摻雜磷酸鋁層14的自由電子濃度高于空穴濃度、或空穴濃度高于自由電子濃度，從而使摻雜磷酸鋁層14顯半導體性。