[發明專利]一種正極材料、其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010624241.9
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111628165B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 楊子銳;喬亞非;胡哲
• 申請（專利權）人: 湖北億緯動力有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;C01G53/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種正極材料、其制備方法和鋰離子電池。所述正極材料包括十二面體骨架和正極活性材料；所述正極活性材料設置于所述十二面體骨架的表面和內部。本發明將正極活性材料設置于所述十二面體骨架(三維結構)的表面和內部，此結構可有效緩解材料脫嵌鋰過程中正極材料體積變化導致的結構坍塌；同時，十二面體結構具有較大的比表面積，能夠容納較多的電解液，提高了保液能力，同時也具有高導電和高機械強度。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種正極材料、其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池作為新一代清潔能源，具有輸出電壓高、能量密度大、自放電小、循環壽命長、無記憶效應、可快速充放電和綠色環保等優點，被廣泛地應用于各個領域。鋰離子電池產業鏈經過近二十年的發展已經形成了一個專業化程度高、分工明晰的產業鏈體系。

隨著各大領域特別是電動汽車領域的飛速發展，給鋰離子電池提出了更高能量密度、更長循環壽命、更好的安全性能等要求。而正極材料正是鋰離子電池的瓶頸所在，決定了鋰離子電池的能量密度、循環性能和安全性能，因此改善鋰離子電池的正極材料至關重要。

表面包覆是改善正極材料使用性能比較多且十分有效的措施，包覆的主要目的是保持主體正極材料結構穩定，同時避免電解液直接和正極材料表面接觸，減少電極/電解質界面副反應，從而改善正極材料使用性能。

目前常見的包覆類型有碳材料包覆、金屬氟化物包覆和金屬氧化物包覆等，目前最常用的包覆方法之一是：化學氣相沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)，如CN108258226A公開了一種以化學氣相沉積的方法制備碳包覆三元材料的方法，但是，所述方法對設備、反應條件等要求較高，不適合大規模應用生產。原子層沉積也存在類似的問題。所以考慮到這兩種方法所需的實驗條件及成本，都不利于大規模應用。

目前最常用的包覆方法之二是：先將前驅體與鋰和碳混合，球磨攪拌均勻后置于氣氛爐中惰性氣體保護條件下燒結合成，這種方法為非原位包覆方式，不能很好的將材料完全包覆，甚至不能包覆在材料表面，缺陷較多；且炭黑類材料進行包覆的過程中，由于炭黑具有比表面積和顆粒小，難以分散的特性，實際使用需要進行表面處理，增加制備過程的成本。

因此，本領域需要開發一種新型正極材料，所述正極材料的導電性、機械強度和保液優異，具有較大的使用價值，且制備過程簡單，可工業化生產。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于一種正極材料、其制備方法和鋰離子電池。所述正極材料的導電性、機械強度和保液優異，具有較大的使用價值。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種正極材料，所述正極材料包括十二面體骨架和正極活性材料；所述正極活性材料設置于所述十二面體骨架的表面和內部。

本發明將正極活性材料設置于所述十二面體骨架(三維結構)的表面和內部，此結構可有效緩解材料脫嵌鋰過程中正極材料體積變化導致的結構坍塌；同時，十二面體結構具有較大的比表面積，能夠容納較多的電解液，提高了保液能力，同時也具有高導電和高機械強度。

本發明所述正極活性材料在所述十二面體骨架的表面和內部均勻分布，可保證復合材料的導電性、機械強度、提高保液能力，具有較大的使用價值。

優選地，所述十二面體骨架的材料為碳材料。

優選地，所述十二面體骨架為三維立體結構。

優選地，所述十二面體骨架具有微孔結構。

本發明所述具有微孔結構的十二面體骨架，有利于鋰離子的脫鋰過程。

優選地，所述正極材料的粒度D50為0.5～1.5μm，例如0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm等。