[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極材料及其制備方法和一種鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210014761.3
• 申請(qǐng)日: 2012-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN103219506A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昕洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法和一種鋰離子電池。?

背景技術(shù)

鋰離子電池以其能量高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛地用于移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等便攜電子產(chǎn)品中，同時(shí)也作為汽車、空間站等大型設(shè)備的后備能源，隨著其廣泛的應(yīng)用，對(duì)其各項(xiàng)性能的要求也不斷提高。?

活性材料的開發(fā)改進(jìn)是現(xiàn)有技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，現(xiàn)有廣泛使用的正極活性材料一般有LiCoO₂等Co系活性材料，但Co有毒，對(duì)環(huán)境造成了一定的污染，同時(shí)隨著資源的消耗，價(jià)格也越來越昂貴，且LiCoO₂在Li離子脫出時(shí)結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)i1-xCoO₂，當(dāng)x>0.5時(shí)，其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生不可逆變化，循環(huán)性能降低明顯。同時(shí)現(xiàn)有LiCoO₂的實(shí)際使用比容量也較低，只有約150?mAh/g，較理論比容量約280mAh/g有較大差距，也不能得到高容量電池。?

現(xiàn)有廣泛研究采用價(jià)格低、毒性小的Ni、Mn系材料作為鋰離子電池的活性材料，特別是性能優(yōu)良的均具有層狀結(jié)構(gòu)Li₂MnO₃與LiMO₂的復(fù)合固溶體材料?xLi₂MnO₃yLiMO₂，由于Li₂MnO₃與LiMO₂易于形成結(jié)構(gòu)互溶的固溶體材料，Li₂MnO₃中的Li、Mn混排層就均勻的分布在LiMO₂當(dāng)中，混排層中的Mn為+4價(jià)，在充放電過程中保持價(jià)態(tài)不變，起到結(jié)構(gòu)支撐作用，使LiMO₂的容量更接近與理論容量，能制備高容量的電池，xLi₂MnO₃yLiMO₂材料性能優(yōu)異，可逆比容量>250mAh/g，0.3C放電容量>220mAh/g，1C放電容量>190mAh/g。xLi₂MnO₃yLiMO₂此種材料充電至4.8V以上時(shí)，其容量可以達(dá)到270mAh/g以上，容量高，但xLi₂MnO₃yLiMO₂在高電位下卻會(huì)發(fā)生分解產(chǎn)生O₂，其高電位循環(huán)壽命低，使其發(fā)展受到了限制，影響了xLi₂MnO₃yLiMO₂材料的實(shí)際應(yīng)用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的高容量高倍率的正極活性物質(zhì)的容量難以充分發(fā)揮，高電位循環(huán)壽命低，實(shí)際應(yīng)用受到限制的問題，提供一種在高電位下能夠穩(wěn)定循環(huán)的高容量高倍率的鋰離子電池正極材料。?

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種鋰離子電池正極材料，包括核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其中，復(fù)合材料的核材料為正極活性物質(zhì)，復(fù)合材料的殼材料為不溶于有機(jī)溶劑的聚合物，復(fù)合材料的殼為蓬松多孔殼。?

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述鋰離子電池正極材料的制備方法，步驟包括：將正極活性物質(zhì)分散于不溶于有機(jī)溶劑的聚合物乳液中，后進(jìn)行冷凍干燥，得核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的鋰離子電池正極材料。?

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種鋰離子電池，包括殼體、位于殼體內(nèi)部的極芯、密封殼體的蓋板及位于殼體內(nèi)部處于極芯之間的電解液；所述極芯包括正、負(fù)極片及位于正負(fù)極片之間的隔膜；所述正極片包括正集流體及涂覆在正集流體上的正極材料；所述負(fù)極片包括負(fù)集流體及涂覆在負(fù)集流體上的負(fù)極材料；其中，正極材料包含上述正極材料。?

本發(fā)明的鋰離子電池正極材料，包括核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其中，由于殼材料為不溶于有機(jī)溶劑的聚合物，能夠保證正極活性物質(zhì)在高電位下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使正極活性物質(zhì)在充電時(shí)不會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)坍塌，而且能否防止物質(zhì)分解，產(chǎn)生氣體，同時(shí)能夠保證正極活性材料的活性，鋰離子的穿插等。能夠保證在充分發(fā)揮其高容量性能時(shí)保證其循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)復(fù)合材料的殼為蓬松多孔殼，能保證電解液有相當(dāng)?shù)慕?rùn)效果，保證正極活性物質(zhì)的高容量高倍率性質(zhì)得以發(fā)揮，鋰離子電池性能更加優(yōu)越。?

本發(fā)明采用冷凍干燥的方式在正極活性物質(zhì)顆粒表面包覆聚合物殼，能快速制備蓬松多孔結(jié)構(gòu)的殼，同時(shí)最優(yōu)保持各物質(zhì)的性能，且成本低，方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。?