[發明專利]制備富鋰復合正極材料的方法、正極、電池

有效

• 申請號: 201910168800.7
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109950484B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 姜艷;拉杰什·麥加;普拉杰什·PP;王鵬飛;朱金鑫
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明公開了制備富鋰復合正極材料的方法、正極、電池。具體的，本發明提出了一種制備富鋰復合正極材料的方法，包括：將包覆層材料加入水中，并進行攪拌，形成第一混合物；在第一混合物中加入富鋰材料，攪拌反應，形成第二混合物；對第二混合物進行過濾、干燥以及第一煅燒處理，得到表面包覆所述包覆層材料的富鋰材料，得到富鋰復合正極材料，其中，包覆層材料溶于水，且包覆層材料中包含鋰離子以及氟離子。由此，利用該方法可以簡便地在富鋰材料的表面包覆含有鋰離子以及氟離子的包覆層材料，制得的富鋰復合正極材料作為電極時，可以減小正極和電解液的副反應，電極結構穩定，且具有較高的放電比容量，以及良好的倍率性能和循環性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體地，涉及制備富鋰復合正極材料的方法、正極、電池。

背景技術

目前，鋰離子電池因其電壓穩定、容量高、能量密度大、循環壽命長、環境友好等優勢，被廣泛應用于攝像機、移動電話、筆記本電腦、電動交通工具等設備上。鋰離子電池的正極材料是決定其性能的關鍵因素，其中，富鋰材料是近年來新興的一種高容量正極材料，具有固溶體結構，具有較高的充放電比容量，但是富鋰材料在首次充放電過程中有較大的不可逆容量損失，并且循環過程中存在電壓衰減，倍率性能和循環性能較差，這些問題阻礙了富鋰材料的大規模應用。

因而，目前制備富鋰復合正極材料的方法、正極、電池仍有待改進。

發明內容

本申請是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識作出的：

目前，富鋰正極材料存在不可逆容量高、循環性能差、放電電壓衰降等缺點。富鋰材料雖然具有較高的充放電比容量，但是富鋰材料的高容量必須建立在高截止電壓(大于4.6V)循環的基礎上。在高電壓循環時，富鋰電極表面有絕緣層生成，導致富鋰材料的放電容量逐漸下降，并且，高電壓能將更多的鋰離子從富鋰材料的晶體結構中脫出，鋰離子的大量脫出會導致晶體內部結構的破壞，因此影響電池的安全性能和循環性能。此外，當充電電位高于4.5V時，富鋰材料呈現繼續脫鋰的狀態，鋰脫出后得到的MnO₂和MO₂都具有很強的氧化能力，易于與電解液反應，例如與碳酸酯電解液發生氧化還原反應，導致富鋰材料中的過渡金屬離子(錳離子)溶解和電解液分解，并且，高壓電解液中含有六氟磷酸鋰，六氟磷酸鋰會產生HF，腐蝕富鋰正極材料，加速正極和電解液的副反應，甚至會析出二氧化碳，使電池膨脹，進一步造成電池的循環性能和安全性能較差。通過在富鋰正極材料的表面包覆一些物質，可以將富鋰材料和電解液隔離，避免富鋰材料和電解液直接接觸反應。因此，如果能提出一種新的包覆富鋰材料的物質以及制備富鋰復合正極材料的方法，包覆后的富鋰復合正極材料具有良好的循環性能和倍率性能，將在很大程度上解決上述問題。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備富鋰復合正極材料的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將包覆層材料加入水中，并進行攪拌，形成第一混合物；在所述第一混合物中加入富鋰材料，攪拌反應，形成第二混合物；對所述第二混合物進行過濾、干燥以及第一煅燒處理，得到表面包覆所述包覆層材料的所述富鋰材料，得到所述富鋰復合正極材料，其中，所述包覆層材料可溶于水，且所述包覆層材料中包含鋰離子以及氟離子。由此，利用該方法可以簡便地在富鋰材料的表面包覆含有鋰離子以及氟離子的包覆層材料，制得的富鋰復合正極材料作為電極時，可以減小正極和電解液的副反應，電極結構穩定，且具有較高的放電比容量，以及良好的倍率性能和循環性能。

根據本發明的實施例，所述包覆層材料包括三氟甲磺酸鋰、氟化鋰的至少之一。由此，上述材料包覆富鋰材料后，能在富鋰材料表面形成穩定的固體電解質界面膜，該固體電解質界面膜可以較好地將富鋰材料和電解液隔離，有效地穩定電極/電解液界面；并且該包覆層材料中具有鋰離子，可以增加形成的富鋰復合正極材料中的鋰離子的量，減輕富鋰材料中鋰離子脫出導致的電極結構的破壞以及性能的下降，進一步提高了所制備的富鋰復合正極材料的使用性能。