[發明專利]復合正極材料、其制備方法以及具有該復合正極材料的正極與電池

在審

• 申請號: 201611262250.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108269969A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 支鍵;陳璞
• 申請（專利權）人: 蘇州寶時得電動工具有限公司;陳璞
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明涉及一種復合正極材料、其制備方法以及具有該復合正極材料的正極與電池，所述復合正極材料包括正極活性物質以及包覆所述正極活性物質的包覆層，所述包覆層的材料為硅材料或碳材料，其中，所述硅材料為二氧化硅，所述碳材料為無定形碳。本發明的復合正極材料包括硅材料或碳材料的包覆層，能夠改善電極?電解質界面的化學穩定性，從而進一步改善電池的自放電問題和循環性能。

技術領域

本發明屬于電池領域，具體涉及一種電池用復合正極材料。

背景技術

鉛酸電池，其出現已超百年，擁有著成熟的電池技術，占據著汽車啟動電瓶、電動自行車、UPS等儲能領域的絕對市場份額。鉛酸電池雖然循環使用壽命較低，能量密度也相對較低，但卻擁有價格非常低廉，性價比非常高的優點。因此，近些年來，鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫電池等，均無法在儲能領域完全取代鉛酸電池。

目前，出現了一種電池，該電池的工作原理為，正極基于第一金屬離子的脫出-嵌入反應，負極基于第二金屬離子的沉積-溶解反應，電解液含參與正極脫出-嵌入反應的第一金屬離子和參與負極沉積-溶解反應的第二金屬離子。該類型電池的理論能量密度為160Wh/Kg，預計實際能量密度可達50～80Wh/Kg。該類型電池非常有希望成為替代鉛酸電池的下一代儲能電池，具有極大的商業價值。

但是，目前該類電池在充電時，電池自放電問題較為嚴重，導致電池電化學性能惡化，從而限制了該類電池的實際應用。較差的電池壽命主要歸因于在電極-電解質界面處發生的副反應。因此，提高正極材料相對于其工作電解質的化學穩定性，與設計新材料一樣重要。

發明內容

發明要解決的問題

本發明的目的是提供一種電池用復合正極材料，能夠改善電極-電解質界面的化學穩定性，從而進一步改善電池的自放電問題和循環性能。

用于解決問題的方案

本發明提供一種復合正極材料，所述復合正極材料包括正極活性物質以及包覆所述正極活性物質的包覆層，所述包覆層的材料為硅材料或碳材料，其中，所述硅材料為二氧化硅，所述碳材料為無定形碳。

本發明的復合正極材料中，所述硅材料與正極活性物質的質量比為0.1:99.9～10:90。

本發明的復合正極材料中，所述碳材料與正極活性物質的質量比為3:97～20:80。

本發明的復合正極材料中，所述正極活性物質選自LiMn₂O₄、LiFePO₄或LiCoO₂中一種或兩種以上。

本發明還提供一種復合正極材料的制備方法，當采用硅材料包覆時，將正極活性物質與硅材料的前驅體在溶劑中混合，之后在50～90℃下進行干燥，干燥之后在600℃～700℃下進行加熱，自然冷卻，得到所述復合正極材料。

本發明還提供一種復合正極材料的制備方法，當采用碳材料包覆時，將正極活性物質與碳材料的前驅體在溶劑中混合，之后在150～200℃下進行水熱反應并干燥，干燥之后在200℃～700℃下進行加熱，自然冷卻，得到所述復合正極材料。

本發明的制備方法中，所述水熱反應的反應時間為6～10小時。

本發明的制備方法中，所述加熱的升溫速度為4～8℃/分鐘，所述加熱的時間為2～6小時。

本發明還提供一種電池用正極，包含本發明所述的復合正極材料。

本發明還提供一種電池，所述電池包括負極、電解液以及本發明所述的電池用正極。