[發明專利]一種提高鋰離子電池正極材料離子電導率的包覆方法以及包覆改性的正極材料

在審

• 申請號: 202010150700.4
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111342050A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 薛龍龍;劉波;黃進鑫;谷穗;任超時;馮奇
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 張柳

本發明提供了一種提高鋰離子電池正極材料離子電導率的包覆方法。本發明采用原位固態化技術，將鋰鹽和引發劑溶解在有機單體溶劑中，將正極材料均勻地分散在上述有機溶液中，采用紫外聚合、熱聚合、電子束聚合等方式將上述有機溶液均勻地固化在正極材料表面，形成一層致密的保護層。由于上述有機溶劑中溶解有鋰鹽，能夠導通鋰離子，因此這種包覆方法不僅能夠抑制正極材料與電解液之間的副反應，而且能夠提高正極材料本體的鋰離子電導率，進而提高鋰離子電池的倍率性能。同時由于這種包覆方法制備的正極材料具有較高的鋰離子電導率，因此有望應用于全固態電池中。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種提高鋰離子電池正極材料離子電導率的包覆方法以及包覆改性的正極材料。

背景技術

相比傳統的二次電池，鋰離子電池具有容量密度大、循環性能和安全性能好、環境友好等優勢，廣泛應用于便攜式電子產品、電動汽車以及儲能領域。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，因其相對負極而言能量密度較低，因此是整個鋰離子電池性能的制約因素。目前商業化的電池采用有機溶劑復合鋰鹽作為電解液，在循環過程中在有機電解液與正極材料接觸部分會發生副反應，造成正極材料活性物質溶解和結構破壞等影響，進一步導致鋰離子電池性能的惡化。現有解決上述缺陷的方法是在正極材料表面包覆一層保護層，減少其與有機電解液的接觸，保護其不被有機電解液侵蝕，進而維持鋰離子電池性能的穩定。

現有的包覆技術一般采用共沉淀、溶膠-凝膠、熱燒結等方法在材料表面包覆一層鈍性氧化物如氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈦、二氧化硅等，上述包覆方法很難在材料表面均勻地形成網狀結構包覆，大部分呈現島狀結構包覆(參見中國專利CN102315430A《一種鋰離子電池金屬氧化物包覆正極材料》)。并且，由于這類物質大部分不具體導通鋰離子的能力，因此包覆以后會影響正極材料的離子電導率。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種提高鋰離子電池正極材料離子電導率的包覆方法以及包覆改性的正極材料，本發明提供的包覆方法不僅能夠抑制正極材料與電解液之間的副反應，而且能夠提高正極材料本體的鋰離子電導率，進而提高鋰離子電池的倍率性能。

本發明提供了一種提高鋰離子電池正極材料離子電導率的包覆方法，包括以下步驟：

A)將鋰鹽、引發劑、聚合物單體和醇類溶劑混合，得到分散液；

B)將所述分散液與鋰離子電池正極材料混合均勻后進行聚合反應，得到包覆改性的正極材料。

優選的，所述鋰鹽選自高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰基)亞胺鋰、氟代烷基磷酸鋰、二(三氟甲烷磺酰基)甲基化鋰、二草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種。

優選的，所述引發劑選自偶氮二異丁腈和過氧化苯甲酰的一種或多種。

優選的，所述有機單體為二縮三丙二醇二丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，丙烯酸-2-烴基乙酯，丙烯酸異冰片酯的一種或多種。

優選的，所述醇類溶劑選自乙醇或異丙醇。

優選的，所述鋰鹽、引發劑、聚合物單體的質量比為(1～20)：(1～10)：(2～90)；

所述鋰鹽、引發劑和聚合物單體的總質量與醇類溶劑的質量比為1:(20～60)；

所述鋰鹽、引發劑和聚合物單體的總質量與正極材料的質量比為(0.5～50):100。

優選的，所述正極材料選自磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、二元材料鎳鈷酸鋰、二元材料鎳錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰和三元材料鎳鈷鋁酸鋰以及他們的改性摻雜物中的一種。

優選的，所述聚合反應選自紫外聚合、熱聚合或電子束聚合。