[發明專利]NCM?磷酸鐵鋰復合正極材料、鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201711442802.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107946586A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 蘇凱;喬喬;陸文寧
• 申請（專利權）人: 北京國能電池科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 李進

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體而言，涉及一種NCM-磷酸鐵鋰復合正極材料、鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池系一種新型的綠色化學電源，與傳統的鎳鎘電池、鎳氫電池相比具有電壓高、壽命長和能量密度大的優點。隨著鋰電池技術的不斷更新和發展，其質輕、高容、長壽命的優點逐漸得到消費者的青睞。鋰電池市場已經由手機擴展到相機、DVD、航膜、玩具等多種領域。近年來，鋰離子電池由于具有電壓高、循環使用次數多、存儲時間長等優點，不僅在便攜式電子設備上得到廣泛應用，而且也廣泛應用于電動汽車、電動自行車以及電動工具等大中型電動設備方面。

鋰離子電池的性能主要取決于正負極材料，三元鋰離子電池正極材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(NCM)憑借比容量高的優勢，被認為是極具應用前景的鋰離子動力電池正極材料，然而其成本稍高、循環性能一般、安全性稍差。磷酸鐵鋰是一種新型的鋰離子電池正極材料，其安全性能與循環壽命是其它電池材料無法比擬的，滿足了電動車頻繁充放電的需要，而且以磷酸鐵鋰為正極材料的大容量鋰離子電池更易串聯使用，可以為電動車提供更高的動力；另外，磷酸鐵鋰具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜，壽命長等優點，是新一代動力鋰離子電池的理想正極材料；然而，其比容量較低，電壓較低。尋找能夠增大電池的使用電壓范圍、提高電池比容量、提高電池循環壽命、同時降低成本的正極材料成為鋰電行業的一個研究重點。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種NCM-磷酸鐵鋰復合正極材料，該復合正極材料能夠增大電池的使用電壓范圍、提高電池比容量、提高電池循環壽命、同時由于原材料儲量更豐富因此能降低成本。

本發明的第二目的在于提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括上述NCM-磷酸鐵鋰復合正極材料，因此具有使用電壓范圍廣、比容量高、循環壽命長和成本低的優點。

本發明的第三目的在于提供一種鋰離子電池的制備方法，該方法工藝簡單、科學合理，制備得到的鋰離子電池具有使用電壓范圍廣、比容量高、循環壽命長和成本低的優點。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種NCM-磷酸鐵鋰復合正極材料，主要由LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料和磷酸鐵鋰復合而成，磷酸鐵鋰的質量為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料的20％-80％；其中，0<x<1，0<y<1， 0<1-x-y<1。

作為進一步優選的技術方案，磷酸鐵鋰的質量為 LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料的25％-70％。

作為進一步優選的技術方案，磷酸鐵鋰的質量為 LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料的35％-65％。

作為進一步優選的技術方案，所述LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元材料為 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂或 LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂中的至少一種。

第二方面，本發明提供了一種鋰離子電池，包括上述NCM-磷酸鐵鋰復合正極材料。

作為進一步優選的技術方案，還包括負極材料，所述負極材料包括天然石墨、人造石墨或硅基材料中的至少一種。