[發明專利]一種鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210346551.4
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN103682356B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 葉海林;張光輝
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/131;H01M4/1391
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，特別是涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

在眾多的電池產品中，鋰離子電池由于具有質量輕、體積小、工作電壓高、能量密度高、輸出功率大、充電效率高、無記憶效應、循環壽命長等優點受到人們的密切關注，在手機、筆記本電腦等領域得到了廣泛的應用。

近年來，由于移動設備及通訊設備性能的不斷提高，對鋰離子電池的能量密度、循環壽命、大電流輸出輸入性能等提出了更高的要求，而目前商業化的含鋰過渡金屬氧化物正極材料實際使用比容量僅為理論比容量的二分之一左右，這主要因為此正極材料在充放電電壓范圍3.0～4.2V循環時，性能才是相對穩定的，而如果提高充電電壓(如4.4V以上)，可以顯著提高材料的比能量，但是此時材料的循環性能明顯衰減，導致衰減的主要因素為：(1)在高電壓充電狀態下，正極材料中具有活性的過渡金屬離子會離開材料本體，進入電解液，正極材料中的活性成分逐漸減少，循環性能逐漸衰減；(2)目前使用的電解液含有微量水時通常呈酸性，正極材料表面會與的電解液發生緩慢作用，使正極材料性能逐漸衰減。

為解決上述問題，專利(CN101834289)公開了一種表面包覆氧化物的鋰離子電池正極材料的制備方法，將MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂等金屬氧化物包覆在正極活性材料表面，但是，這些金屬氧化物均不具有良好的導電性，導致正極材料導電能力變差，增大了電池內阻，影響了電池放電倍率，降低了鋰電池的電化學性能。專利(CN101156260A)公開了氟化合物包覆的二次鋰電池正極活性材料及其制備方法。該專利中正極活性材料包覆的氟化物層抑制了電解液的氫氟酸與活性物質的反應，從而降低電池在充放電循環中的容量衰減，但是包覆層所選物質為AlF₃、ZnF₃、KF、NaF、CaF₂、NiF₂小等氟化合物，它們均不是鋰離子的良好導體，將上述物質包覆在活性材料表面，鋰離子在此包覆層中的擴散速度慢，影響了鋰離子的嵌入和脫嵌能力，增加了電池的內阻，降低了鋰電池的電化學性能。

因此，在提高鋰離子電池循環性能的同時，為了提高鋰電池的電化學性能，急需尋求一種同時具有優良鋰離子傳導能力和導電能力的正極材料。

發明內容

鑒于此，本發明實施例第一方面提供了一種鋰離子電池正極材料，以解決正極活性材料與電解液易發生反應，高電壓下鋰電池電化學性能不佳，具有較低的耐久性和循環性能的問題。本發明實施例第二方面提供了一種鋰離子電池正極材料的制備方法。

第一方面，本發明實施例提供了一種鋰離子電池正極材料，包括正極活性材料和包覆在正極活性材料表面的快離子導體層以及導電聚合物層，所述導電聚合物層包覆在所述快離子導體層表面，所述快離子導體層的組成成分為石榴石結構的快離子導體Li_5+x+yN_3-xM_2-yO₁₂，其中，N為La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，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。