[發明專利]一種改性正極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 201510545985.0
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105006566A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 李建蘋;毛秦鐘;佘圣賢
• 申請（專利權）人: 寧波金和鋰電材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種改性正極材料及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

能源是人類社會發展進步的重要基礎，人類對能源的需求越來越大，據預計到2020年能源需求量將增加50％～100％。隨著社會的發展，我國環境污染與能源危機的問題日益嚴峻，新能源動力電池的開發與研究逐漸受到了人們的重視。鋰離子電池是一種新型的高能電池，具有較高的比能量和較寬的電壓，并且環境友好，已經成為我國新能源產業發展的一個重要方向。

目前，鋰離子動力電池上使用的正極材料一般為鎳鈷錳酸鋰正極材料，這種正極材料有較好的反應可逆性，較強的大電流放電能力，以及較好的循環穩定性和安全性能；但是傳統鎳鈷錳酸鋰正極材料的循環使用性能已不能滿足市場的需求，隨著研究者們對材料的深入研究，發現正極材料的表面性質對其電化學性能特別是對高溫性能和循環性能的影響很大，對正極材料表面的包覆改性成為研究的熱點。

申請號為201110222398.X的中國專利公開了一種鋰離子電池正極材料濕法包覆鋁的制備方法，包括以下步驟：制備前驅體并配制成一定固含量的漿液；將事先溶解有異丙醇鋁的異丙醇溶液按照一定的速度滴加到前軀體漿液中，控制適當的滴加速度、溫度、攪拌速度；滴加完畢后，陳化一定的時間，過濾、洗滌、干燥，得到包覆鋁的鎳鈷錳前軀體；將包覆鋁的前驅體與鋰鹽混合均勻，經過高溫處理一定的時間，冷卻、粉碎，即得到濕法包覆異丙醇鋁的鋰離子電池正極材料；現有技術提供的這種包覆異丙醇鋁的鋰離子電池正極材料雖然改善了正極材料制備的鋰離子電池的高溫安全性能和循環特性；但是現有技術提供的正極材料制備的鋰離子電池的循環穩定性和高溫存儲性能還有待于進一步的提高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種改性正極材料及其制備方法和鋰離子電池，本發明提供的方法制備得到的改性正極材料制備的鋰離子電池具有較好的循環穩定性和高溫存儲性能。

本發明提供了一種改性正極材料的制備方法，包括：

將正極材料和羥基氧化鋁溶膠在水中攪拌反應后蒸干，得到粉末產物，所述正極材料為式I所示的化合物：

Li_n(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂式I；

式I中，0<x<1，0<y<1，0<x+y<1，0.95≤n≤1.15；

將所述粉末產物焙燒，得到改性正極材料。

優選的，所述羥基氧化鋁溶膠的粒徑為1nm～100nm。

優選的，所述羥基氧化鋁溶膠為羥基氧化鋁溶膠溶液，所述羥基氧化鋁溶膠溶液中鋁的質量含量為0.1％～20％。

優選的，所述粉末產物的制備方法為：

將正極材料和水攪拌混合，得到分散產物；

將羥基氧化鋁溶膠加入到所述分散產物中攪拌反應后蒸干，得到粉末產物。

優選的，所述正極材料和水的質量比為(0.05～1):(1～5)。

優選的，所述羥基氧化鋁溶膠加入到所述分散產物中的速度為5mL/min～500mL/min。

優選的，所述蒸干的溫度為60℃～200℃；

所述焙燒的溫度為400℃～800℃。

本發明提供的改性正極材料的制備方法，采用羥基氧化鋁溶膠為鋁源對正極材料進行水系包覆，進行正極材料表面改性；與現有技術采用氧化鋁對正極材料進行表面包覆改性相比，不會出現由于水洗包覆造成鋰損失而導致的正極材料循環性能衰減的問題，可以有效減少正極材料和電解液的接觸面積，改善正極材料在高溫循環過程中的溶解，提高其循環容量保持能力；因此采用本發明提供的方法制備得到的改性正極材料制備的鋰離子電池具有較好循環性能和高溫存儲性能。實驗結果表明，本發明提供的方法制備得到的改性正極材料制備的鋰離子電池1C放電比容量為160mAh/g～162mAh/g，循環300周容量保持率為87％～94％，85℃高溫存儲容量恢復率為96％～98％。

此外，本發明提供的方法制備得到的改性正極材料制備的鋰離子電池安全性好；而且本發明提供的改性正極材料的制備方法可有效控制包覆層的包覆量、厚度以及均勻性。

本發明提供了上述技術方案所述的方法制備得到的改性正極材料，所述改性正極材料包括：

正極材料，所述正極材料為式I所示的化合物：