[發明專利]鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710393313.1
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107204446B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 毛方會;楊玉潔
• 申請（專利權）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/60;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 陳益思

本發明屬于儲能材料技術領域，特別涉及一種鋰離子電池正極材料，包括核結構和殼結構，所述核結構為二次顆粒結構，且其中包括具有多孔結構的主導電網絡以及填充于所述多孔主導電網絡孔結構中的納米一次顆粒；所述納米一次顆粒包括納米鈷酸鋰、納米錳酸鋰、納米磷酸鐵鋰、納米鎳鈷錳、納米鎳鈷鋁、納米鎳酸鋰、納米鋰釩氧化物、納米富鋰正極材料中的至少一種；所述主導電網絡與所述納米一次顆粒之間，分布有輔導電網絡，所述輔導電網絡將所述主導電網絡與所述納米一次顆粒緊密連接在一起，從而確保該鋰離子電池正極材料具有優良的電化學性能。

技術領域

本發明屬于儲能材料技術領域，特別涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其快速充放電、低溫性能好、比能量大、自放電率小、體積小、重量輕等優勢，自其誕生以來，便給儲能領域帶來了革命性的變化，被廣泛應用于各種便攜式電子設備和電動汽車中。然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗對鋰離子電池提出了更高的要求：更長的待機時間、更加快速的充放電速度等；為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優異的電極材料。

目前商業化的鋰離子電池正極材料，基本均為半導體或絕緣體，材料顆粒本身的導電性能非常差，為了解決上述問題，現有技術主要有將材料顆粒納米化之后造球得到二次顆粒結構、一次顆粒造球過程中加入具有優良導電性能的導電材料等等，以提高正極材料整體顆粒的導電性能；同時采用包覆技術，對材料表面進行包覆，從而增加材料表面的導電性能。

然而納米結構的一次顆粒極易團聚，分散難度大；而常用的導電劑材料，通常尺寸均較小(納米級)，且比表面積較大，分散難度更大。但時，要最大化導電劑的導電效果以及制備性能更加優良的鋰離子電池正極二次顆粒材料，必須確保納米一次顆粒與導電劑均勻分散。同時，納米結構的一次顆粒與導電劑之間的接觸面積較小、縫隙較大，因此接觸電阻相對較大，制備出來的正極材料成品內部電阻較大，從而影響以其為正極材料的鋰離子電池的電化學性能發揮(主要表現為阻抗大、極化大、發熱嚴重)。

有鑒于此，確有必要提出一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，其能夠將兩種分散難度均較大的材料(納米一次顆粒、導電劑)均勻分散，同時確保兩者之間緊密連接在一起，從而制備得到性能優良的鋰離子電池正極材料。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供的一種鋰離子電池正極材料，包括核結構和殼結構，所述核結構為二次顆粒結構，且其中包括具有多孔結構的主導電網絡以及填充于所述多孔主導電網絡孔結構中的納米一次顆粒；所述主導電網絡與所述納米一次顆粒之間，分布有輔導電網絡，所述輔導電網絡將所述主導電網絡與所述納米一次顆粒緊密連接在一起。從而確保該鋰離子電池正極材料具有優良的電化學性能。本發明適用于儲能研究領域的、所有需要一次顆粒造球得到二次顆粒結構的材料，具體包括鋰離子正極材料、鋰離子負極材料(如石墨、硅碳、鈦酸鋰、合金負極等等)以及其他電池電容器材料(如鋰空氣電池、燃料電池、鈉離子電池、鋅離子電池等等)。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰離子電池正極材料，包括核結構和殼結構，所述核結構為二次顆粒結構，且其中包括具有多孔結構的主導電網絡以及填充于所述主導電網絡的孔結構中的納米一次顆粒；所述納米一次顆粒包括納米鈷酸鋰、納米錳酸鋰、納米磷酸鐵鋰、納米鎳鈷錳、納米鎳鈷鋁、納米鎳酸鋰、納米鋰釩氧化物、納米富鋰正極材料中的至少一種；所述主導電網絡與所述納米一次顆粒之間分布有輔導電網絡，所述輔導電網絡將所述主導電網絡與所述納米一次顆粒緊密連接在一起。殼結構是指負極材料通用的包覆層，主要為瀝青等材料包覆、碳化得到，因此本發明不做詳細闡述。

作為本發明鋰離子電池正極材料的一種改進，所述主導電網絡為多孔無定型碳網絡結構、多孔硬碳網絡結構、開口石墨烯結構、開口膨脹石墨結構、蠕蟲狀石墨烯結構中的至少一種；所述輔導電網絡由高分子材料碳化得到，所述輔導電網絡質量為所述一次顆粒質量的0.5％～10％。