[發(fā)明專利]一種使用鋰離子導(dǎo)體對(duì)鋰離子電池電極材料進(jìn)行改性的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911036106.6
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112750989A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃富強(qiáng);趙延濤;董武杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525;H01M4/485
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種使用鋰離子導(dǎo)體對(duì)鋰離子電池電極材料進(jìn)行改性的方法，其特征在于：

1)作為改性對(duì)象的電極材料為金屬氧化物負(fù)極材料MO_x、層狀正極材料LiMO₂、碳或硅負(fù)極材料、硅碳負(fù)極材料或上述材料的復(fù)合物；

2)改性使用的鋰離子導(dǎo)體應(yīng)具有良好的鋰離子傳導(dǎo)能力；

3)改性后鋰離子導(dǎo)體不僅分布于電極材料表面，也可嵌入其內(nèi)部縫隙或孔洞中；

4)改性后所得的復(fù)合材料具有較低的比表面積與孔體積。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物負(fù)極材料MO_x(M代表金屬，O代表氧)，其特征在于，金屬元素可為鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、錫等元素中的一種或幾種，其中優(yōu)選為鐵、鈷、鎳、錳及其組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的金屬氧化物負(fù)極材料MO_x，其特征在于所述的氧化物為顆粒狀、棒狀或三維多孔結(jié)構(gòu)，且其尺寸為數(shù)納米到數(shù)十微米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀正極材料LiMO₂(M代表金屬)，其特征在于，金屬元素可為鈷、鎳、錳等元素中的一種或幾種，且材料尺寸為數(shù)納米到數(shù)十微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳或硅負(fù)極材料，其特征在于所述的碳或硅為顆粒狀、棒狀或三維多孔結(jié)構(gòu)，且其尺寸為數(shù)納米到數(shù)十微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其結(jié)構(gòu)特征在于，硅表面包覆有碳或分散于碳基質(zhì)中，且其尺寸為數(shù)納米到數(shù)十微米。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子導(dǎo)體，其特征在于具有鋰離子傳導(dǎo)能力的同時(shí)，其穩(wěn)定性(特別是熱穩(wěn)定性)較好，可以經(jīng)受高溫?zé)崽幚怼４祟愪囯x子導(dǎo)體可為石榴石型鋰離子導(dǎo)體、鈣鈦礦型鋰離子導(dǎo)體、NASICON型鋰離子導(dǎo)體、反鈣鈦礦型鋰離子導(dǎo)體等氧化物型鋰離子導(dǎo)體，Li/X/O(X＝B、C、Al、P、Si、Ge、Ga)等結(jié)晶態(tài)或者非晶態(tài)物質(zhì)，以及硫化物型鋰離子導(dǎo)體LGPS等。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鋰離子導(dǎo)體對(duì)電極材料進(jìn)行改性的方法，鋰離子導(dǎo)體與電極材料的質(zhì)量比例為：0.05～2.0∶1.0。

9.制備權(quán)利要求1-8所述鋰離子導(dǎo)體改性的鋰離子電池電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制備權(quán)利要求1、7所述的鋰離子導(dǎo)體(或鋰離子導(dǎo)體前驅(qū)體)與權(quán)利要求1-6所述的未改性電極材料(或電極材料前驅(qū)體)的均勻混合物，可采用原位生長(zhǎng)、溶膠凝膠法、水熱合成法、共沉淀法、球磨法、溶劑中攪拌混合后蒸干等制備手段。

2)將步驟(1)制得的權(quán)利要求1、7所述的鋰離子導(dǎo)體(或鋰離子導(dǎo)體前驅(qū)體)與權(quán)利要求1-6所述的未改性電極材料(或電極材料前驅(qū)體)的混合物，采用高溫進(jìn)行退火燒結(jié)。

10.如權(quán)利要求9所述的鋰離子導(dǎo)體改性的鋰離子電池電極材料的制備方法，其特征在于，高溫退火時(shí)可依據(jù)改性對(duì)象的不同選取不同的氣氛。若改性對(duì)象為權(quán)利要求1-4所述的金屬氧化物電極材料，在不影響鋰離子導(dǎo)體的前提下，退火時(shí)氣氛可為惰性氣氛(He、Ne、Ar、N₂中一種或兩種以上的組合)或氧化性氣氛(02及其與惰性氣氛He、Ne、Ar、N₂中一種或兩種以上的組合)。若改性對(duì)象為權(quán)利要求5、6所述的碳或硅負(fù)極材料以及硅碳負(fù)極材料，在不影響鋰離子導(dǎo)體的前提下，除上述惰性氣氛外，也可使用還原性氣氛如(H2及其與惰性氣氛He、Ne、Ar、N₂中一種或兩種以上的組合)。若改性對(duì)象為金屬氧化物與硅碳負(fù)極材料復(fù)合物，則采用的氣氛應(yīng)同時(shí)滿足上述兩種要求，即為惰性氣氛。