[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210346551.4
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN103682356B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉海林;張光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/131;H01M4/1391
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

1.一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，包括正極活性材料和包覆在所述正極活性材料表面的快離子導(dǎo)體層以及導(dǎo)電聚合物層，所述導(dǎo)電聚合物層包覆在所述快離子導(dǎo)體層表面，所述快離子導(dǎo)體層的組成成分為石榴石結(jié)構(gòu)的快離子導(dǎo)體Li_5+x+yN_3-xM_2-yO₁₂，其中，N為La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，F(xiàn)e，Mo和Y中的一種或幾種；M為Ta，Nb和V中的一種或幾種；0≤x≤2，0≤y≤1。

2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物層的材料為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚氧化乙烯中的一種或幾種，或由兩種或兩種以上上述聚合物的單體形成的共聚物。

3.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述快離子導(dǎo)體層的厚度為5～2500nm。

4.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述正極活性材料、快離子導(dǎo)體層和導(dǎo)電聚合物層的質(zhì)量比為(80~99.8):(0.2～10):(0~10)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述正極活性材料為LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_0.5Mn_1.5O₄和LiM_xNi_yCozO₂中的一種或幾種，其中，M選自Al，Mn，Cu，Mg和Fe中的一種或幾種，x+y+z=1。

6.一種鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將包覆原料鋰源、N源、M源和待包覆的正極活性材料在去離子水中攪拌分散均勻，制成前驅(qū)體漿料；

所述包覆原料鋰源為：氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰和醋酸鋰中的一種或幾種；

所述N源、M源為分別含N、M的氧化物、硝酸鹽、氯化物和氫氧化物中的一種或幾種；

所述N為La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，F(xiàn)e，Mo和Y中的一種或幾種；所述M為Ta、Nb和V的一種或幾中；

(2)將得到的所述前驅(qū)體漿料進(jìn)行焙燒，得到所述包覆有快離子導(dǎo)體層的鋰離子電池正極材料；

所述快離子導(dǎo)體層的組成成分為石榴石結(jié)構(gòu)的快離子導(dǎo)體Li_5+x+yN_3-xM_2-yO₁₂，其中，N為La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，F(xiàn)e，Mo和Y中的一種或幾種；M為Ta，Nb和V中的一種或幾種；0≤x≤2，0≤y≤1；

(3)將上述包覆有快離子導(dǎo)體層的鋰離子電池正極材料加入到質(zhì)子酸中攪拌，加入導(dǎo)電聚合物單體，加入氧化劑，在惰性氣體保護(hù)下，-5～25℃的溫度下，持續(xù)攪拌反應(yīng)2～12小時后，停止攪拌，過濾，洗滌，干燥，得到鋰離子電池正極材料，所述鋰離子電池正極材料包括所述正極活性材料和包覆在所述正極活性材料表面的所述快離子導(dǎo)體層以及導(dǎo)電聚合物層，所述導(dǎo)電聚合物層包覆在所述快離子導(dǎo)體層表面。

7.如權(quán)利要求6所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述焙燒時以4～10℃/min的升溫速度升溫到600～900℃，保溫3～12小時后隨爐冷卻。

8.如權(quán)利要求6所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述質(zhì)子酸為鹽酸、硫酸、高氯酸、磷酸、硝酸、對甲基苯磺酸或十二烷基苯磺酸，所述質(zhì)子酸的濃度為0.1～2mol/L。

9.如權(quán)利要求6所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物單體為苯胺、吡咯、噻吩和氧化乙烯中的一種或幾種；所述導(dǎo)電聚合物單體與所述質(zhì)子酸的摩爾比為1∶1～1∶10。

10.如權(quán)利要求6所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述氧化劑為過硫酸銨、高氯酸鉀或三氯化鐵；所述氧化劑與所述導(dǎo)電聚合物單體的摩爾比為0.25:1～2:1。