[發明專利]一種含鋯鋰離子電池正極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 201810609942.8
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108807913A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 譚強強;夏青
• 申請（專利權）人: 中科廊坊過程工程研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種含鋯鋰離子電池正極材料及其制備方法和鋰離子電池。所述正極材料包括復合氧化物顆粒內核以及覆蓋在所述復合氧化物顆粒內核的至少一部分表面上的包覆層，所述包覆層由含鋯化合物組成，所述含鋯化合物為硼化鋯和/或氮化鋯。所述制備方法包括：1)將復合氧化物顆粒內核分散于溶劑中，得到溶液A；(2)將含鋯化合物分散于步驟(1)所述溶液A中，得到溶液B；(3)將步驟(2)所述溶液B在110?160℃溫度下進行噴霧干燥得到所述含鋯鋰離子電池正極材料；其中，步驟(2)所述含鋯化合物為硼化鋯和/或氮化鋯。本發明提供的正極材料具有超高的導電性，倍率性能優良。

技術領域

本發明屬于儲能材料技術領域，涉及鋰離子電池正極材料，具體涉及一種含鋯鋰離子電池正極材料及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

隨著新能源汽車的大力發展，鋰離子電池產業已經進入快速發展階段。影響鋰離子電池性能的關鍵材料主要有正極材料、負極材料、電解液等。其中，正極材料是目前限制電池性能的主要因素，同時也是占鋰離子電池成本較高的主要因素，接近40％。

目前正極材料主要有鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等，但是這幾種材料均有各自的缺陷，如鈷酸鋰價格昂貴，耐過充性差，低電壓下的容量發揮有限；鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰三元材料存在壓實密度低、與電解液兼容性差和脹氣等問題；錳酸鋰的高溫循環和高溫存儲性能不佳；磷酸鐵鋰則存在低溫性能較差等問題。為了解決這些問題，表面包覆技術是最為常用和有效的改善手段，可以提高正極材料的導電性及穩定性，改善電池高電壓下的循環性能。關于包覆改性國內外已有很多文獻和專利報道，但包覆的方式和包覆物的選擇，仍存在一定問題，影響材料的均勻程度、克容量和放電電壓平臺等。

CN103474628A公開了一種碳包覆三元正極材料的制備方法及該碳包覆三元正極材料，該方案的制備方法包括以下步驟：S1、以鎳鹽、鈷鹽和錳鹽為原料，制備三元正極材料前驅體；S2、制備導電碳分散體系：將導電碳分散于含有有機碳源的水中；S3、將三元正極材料前驅體和鋰化合物加入到導電碳分散體系中，混合均勻，獲得混合物；S4、將混合物在真空條件下烘干；S5、將經烘干的混合物在密閉條件下或者惰性氣體保護的氣氛中高溫處理，獲得碳包覆三元正極材料。

CN106784837A公開了一種氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將正極材料的氫氧化物前驅體加水攪拌，得正極材料前驅體漿液；(2)將偏鋁酸鈉溶解于水中，得鋁鹽溶液；(3)將正極材料前驅體漿液加入鋁鹽溶液中，攪拌，通入CO₂，得氫氧化鋁包覆的正極材料前驅體；(4)將氫氧化鋁包覆的正極材料前驅體的漿料過濾、洗滌、烘干，得氫氧化鋁包覆的正極材料前驅體粉末；(5)將氫氧化鋁包覆的正極材料前驅體粉末與鋰鹽混合，得混合粉末；(6)將混合粉末熱處理，得氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料。

CN105428631A公開了一種鋰電池正極材料，其制備方法及含有該材料的鋰離子電池。該方案提供的尖晶石鎳錳酸鋰正極材料的表面包覆有復合包覆層，復合包覆層由含有Li₇La₃Zr₂O₁₂的第一包覆層和含有LiNbO₃的第二包覆層組成。本發明還涉及該尖晶石鎳錳酸鋰正極材料的制備方法，首先利用固相法在尖晶石鎳錳酸鋰上包覆含有Li₇La₃Zr₂O₁₂的第一包覆層；然后利用水熱法再包覆含有LiNbO₃的第二包覆層。

上述三種方案均存在電極材料導電性不足，導致制備的電池倍率性能差的問題。

因此，獲得性能更為優異的鋰離子電池正極材料對于本領域有重要的意義。

發明內容