[發(fā)明專利]一種鋰離子電池及其正極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410174466.3
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103928668A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉小虹;李國敏;余蘭;李露;駱文平;王敏;鄭小聰;黃小
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳格林德能源有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市中知專利商標(biāo)代理有限公司 44101
• 代理人: 呂曉蕾

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種鋰離子電池以及該鋰離子電池的正極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池由于具有能量密度大、工作電壓高、循環(huán)性能好、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，受到便攜式電子產(chǎn)品最廣泛的應(yīng)用。隨著消費類電子產(chǎn)品如高端智能手機、平板電腦、GPS、電子書等的多功能化，人們對鋰離子電池的巡航能力、使用壽命以及安全性等提出了更高的要求。因此，開發(fā)高能量密度，循環(huán)性能優(yōu)異，安全性好的正極材料對鋰離子電池的發(fā)展非常重要。

目前，常用的鋰離子電池正極材料主要為LiCoO₂和Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂兩種。目前提高正極材料的能量密度在4.2V正常工作電壓下主要通過采用大顆粒LiCoO₂提高其壓實密度來實現(xiàn)，或者采用LiCoO₂和Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂兩種活性物質(zhì)混合使用；還有提高LiCoO₂的工作電壓，比如提高到4.35V，放電容量將提高10％以上，從而大大地提高了正極材料的能量密度。然而，當(dāng)工作電壓提高到4.35V以上，LiCoO₂材料的結(jié)構(gòu)將很不穩(wěn)定，容易塌陷，會帶來循環(huán)壽命差，高溫穩(wěn)定性差等一系列的問題。

為了確保在4.2V正常工作電壓下以及高電壓4.35V含以上LiCoO₂鋰離子電池的正常使用，國內(nèi)外很多文獻和專利采用Al₂O₃、AlPO₄、ZrO₂等金屬氧化物對正極材料進行表面包覆，包覆金屬氧化物后提高了正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而可以提高電池在4.2V正常工作電壓下以及高電壓4.35V含以上下的循環(huán)性能，也可以提高電池的安全性能。然而，由于表面包覆的金屬氧化物導(dǎo)電性和導(dǎo)鋰離子性的不足，包覆后會降低正極材料的克比容量和放電電壓平臺，在某種程度上降低了正極材料的能量密度。

因此，有必要提供一種具有高壓實密度且表面設(shè)置有包覆層的正極材料，該包覆層既具有良好導(dǎo)電性又具有很好的導(dǎo)鋰離子性，且在4.2V正常充電截止電壓下和在高電壓4.35V充電截止電壓下鋰離子電池都具有很高的體積能量密度，較高的放電容量，優(yōu)異的循環(huán)性能和高溫穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高壓實密度且表面設(shè)置有包覆層的正極材料的，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋰離子電池，包括正極片、負極片和設(shè)置于所述正極片和所述負極片之間的隔膜，以及電解液，所述正極片包括正極集流體和設(shè)置于所述正極集流體上的正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層包括正極材料、導(dǎo)電劑和粘接劑，所述的正極材料由體相材料和包覆于所述體相材料表面的包覆層材料形成，所述的體相材料為LiCoO₂和Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂兩種活性物質(zhì)復(fù)合組成，其中0.2≤x≤0.8，0.1≤y≤0.4，0.5≤x+y≤0.9，其特征在于，所述的包覆層材料是通過液相原位包覆的納米Al₂O₃和納米炭黑復(fù)合材料；所述的包覆層材料占所述正極材料的質(zhì)量百分比為2.5～9.0％，其中納米Al₂O₃占所述正極材料的質(zhì)量百分比為2.0～6.0％，納米炭黑占所述正極材料的質(zhì)量百分比為0.5～3.0％；所述的電池的充電截止電壓為4.2V～4.4V。