[發明專利]鋰離子電池正極活性材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410208783.2
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103996849A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 張艷麗;何向明;王莉;李建軍;高劍;尚玉明;張玉峰;金玉紅
• 申請（專利權）人: 江蘇華東鋰電技術研究院有限公司;清華大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極活性材料領域，具體涉及一種金屬氟化物包覆的鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、比功率大、循環性能好、無記憶效應、無污染等特點，在手機、移動電話、攝像機、筆記本電腦等各種電子產品中得到了廣泛的應用。其中，鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料是鋰離子電池中使用最廣泛、商業化最成功的正極活性材料，鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料的性能好壞對鋰離子電池性能有直接的影響，在實際應用中，鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料與電解液直接接觸，它們之間的相互作用會引起鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料化學性質的惡化，影響鋰離子電池的穩定性。另外，在鋰離子電池工作過程中，電解液會有緩慢分解的現象，進而產生一些有害的副產物侵蝕鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料，因此鋰離子電池在循環過程中存在容量快速下降，循環性能變差等問題，甚至會引發電池的安全性問題。為了克服鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料和電解液的相互作用，通常采用表面包覆的方法避免鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料和電解液的直接接觸。其中一種方法是在鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面包覆金屬氟化物，金屬氟化物作為包覆層可以減少鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料附近形成的酸的影響，抑制鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料與電解液之間的反應，防止鋰離子電池容量快速降低，可改善鋰離子電池的循環性能及高倍率性能。

然而，目前在鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面包覆金屬氟化物的方法一般為將鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料浸入金屬可溶性鹽溶液，然后加入可溶性氟化物溶液，使氟化物和金屬可溶性鹽發生反應并在鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面形成金屬氟化物包覆層，之后再進行干燥和高溫加熱處理。這種方法操作過程復雜，需要使用大量的溶劑、原料成本高、增加了生產成本，難以用于工業化生產，且這種方法容易將雜質引入金屬氟化物包覆層，從而影響鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料的電化學性能。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種操作簡單、成本較低、適用于工業化生產的鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面包覆金屬氟化物的制備方法。

一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，包括：

提供茂金屬、含氟無氧化合物及鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料；

將該茂金屬、該含氟無氧化合物及該鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料混合得到一混合物；以及

將該混合物在惰性氣氛中進行燒結，得到金屬氟化物包覆的鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料，該含氟無氧化合物在所述燒結過程中發生分解釋放出氟化氫氣體。

本發明采用直接進行燒結的方法在鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面包覆金屬氟化物，可以在該鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面生成均勻連續的包覆層，該方法不僅操作簡單、成本較低、適用于工業化生產，而且該金屬氟化物層的厚度可控，該金屬氟化物層能有效隔絕鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料與電解液的接觸，防止鋰離子電池在使用過程中的性能退化。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例金屬氟化物正極活性材料制備方法的流程圖。

圖2為本發明第二實施例金屬氟化物正極活性材料制備方法的流程圖。

圖3為本發明第三實施例在鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面包覆金屬氟化物制備方法的流程圖。

圖4為本發明第四實施例在鋰-過渡金屬氧化物正極活性材料表面包覆金屬氟化物制備方法的流程圖。

圖5為本發明實施例1碳包覆氟化亞鐵核殼復合物的掃描電鏡照片。

圖6為本發明實施例1碳包覆氟化亞鐵核殼復合物的XRD測試圖。

圖7為本發明實施例1碳包覆氟化亞鐵核殼復合物的透射電鏡照片。

圖8為本發明實施例2碳包覆氟化亞鐵核殼復合物的掃描電鏡照片。

圖9為本發明實施例2碳包覆氟化亞鐵核殼復合物與未進行碳包覆的氟化亞鐵的循環性能測試對比圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種金屬氟化物正極活性材料的制備方法，包括：

S11，提供茂金屬和含氟無氧化合物；

S12，將該茂金屬和該含氟無氧化合物混合得到一第一混合物；以及

S13，將該第一混合物在惰性氣氛中進行燒結，得到碳包覆金屬氟化物。