[發明專利]一種雙層包覆的復合鋰離子正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210104412.0
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103367705A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 馬明遠;程迪;王明強;徐云軍;尹正中
• 申請（專利權）人: 河南科隆集團有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/62;H01M4/1391
• 代理公司: 北京神州華茂知識產權有限公司 11358
• 代理人: 李建華

技術領域

本發明屬于材料領域中電池正極材料的制備方法，具體涉及一種雙層包覆的復合鋰離子正極材料及其制備方法。

技術背景

LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(0.4≤x≤0.9，0.1＜y≤0.5)是具有層狀結構的過渡金屬氧化物，由于其資源豐富、價格低廉、且具有較高的比容量等優點，三元材料因兼有LiNiO₂和LiCoO₂的優點，合成容易，故被認為是最有希望取代目前已經商業化的LiCoO₂的正極材料之一。

鈷酸鋰體系作為鋰離子電池正極材料取得了很大發展，但由于全球鈷儲量有限，價格昂貴，毒性大，作為正極材料電池成本較高；另外，過充時LiCoO₂所產生的CoO₂對電解質氧化的催化活性很強，且放出大量熱量而導致嚴重的安全隱患，目前三元材料在充放電的過程中，材料容易發生晶格畸變，造成電池容量迅速衰減，首次充放電效率，特別是在高溫下使用時更是如此；另一個缺點就是三元材料的大倍率性能不好。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種雙層包覆的復合鋰離子正極材料及其制備方法。在不影響正極材料比容量的前提下克服了正極材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(0.4≤x≤0.9，0.1＜y≤0.5)的倍率性能不好的問題，高溫循環性能差等鋰離子電池領域的難題，同時解決了高溫下LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂結構發生變化或坍塌的問題以及導電性差的問題。

碳材料具有很好的導電性能，微孔結構以及高的比表面積等特點，碳材料與三元材料復合將能提高材料的導電性能以及改善元素分布，能提高材料的首次充放電效率，鋁元素的包覆會增強正極材料在充放電過程中結構的穩定性。

為解決上述技術問題本發明提供一種雙層包覆的復合鋰離子正極材料及其制備方法。

本發明的一種雙層包覆的鋰離子正極材料，其中，正極材料為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(0.4≤x≤0.9，0.1＜y≤0.5)正極材料活性物質表面包覆的物質分別為碳和鋁。

本發明的一種雙層包覆的鋰離子正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將正極材料與碳源按照一定的質量比為1∶0.01-0.6放入球磨機中，進行球磨，以300r/min-900r/min的速度進行球磨1-30h。

(2)球磨后將混合物放入坩堝中以1℃/min-15℃/min的升溫速率升到180℃-600℃進行保溫，保溫時間為1-30h，再經過冷卻便得到包覆碳的鋰離子電池正極材料。

(3)包覆碳的鋰離子電池正極材料與低熔點鹽和鋁的化合物按一定的質量比在球墨瓶中以200r/min-800r/min的速度進行球磨1-35h，使其混合均勻。

(4)將步驟3得到的混合物進行加熱，按照升溫速率為1℃/min-15℃/min加熱到低熔點鹽的熔點溫度以上，進行保溫，保溫時間為1-20h。

(5)將步驟4中保溫后的材料進行冷卻到室溫，再稱取一定的質量進行水洗，料與水的質量比例按1∶1進行水洗，水洗次數為1-5次。

(6)將水洗后的材料進行抽濾，然后再在溫度為80℃-300℃的條件下烘2-20h，烘干后自然冷卻，進行粉碎，篩分，即可得到雙層包覆的鋰離子正極材料。

其中，所述碳源來源于蔗糖、酚醛樹脂、葡萄糖中的一種或一種以上。

其中，所述低熔點鹽來源于Na、K、Li的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物的一種或幾種鹽的混合物，其中低熔點鹽與包覆碳的正極材料質量比為1∶0.05-6。

其中，所述Al³⁺來源于硝酸鋁、硫酸鋁或氯化鋁中的一種或一種以上。

其中，鋁源與包覆碳的正極材料質量比為0.01-2∶1。

其中，所述的低熔點鹽溫度為300℃-800℃。

附圖說明

圖1為按實施例1所制備樣品的充放電曲線圖

圖2為按對比實施例所制備樣品的充放電曲線圖

圖3為按實施例1所制備樣品的充放電循環次數曲線圖

具體實施方式