[發明專利]復合正極材料及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011136734.4
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112271280B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 賀理珀;陳巍;張耀
• 申請（專利權）人: 欣旺達電動汽車電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黃廣龍

本發明涉及一種復合正極材料及其制備方法和鋰離子電池，屬于電池技術領域。一種復合正極材料，包括正極材料和包覆在正極材料表面的補鋰層，補鋰層包括有機鋰鹽和金屬氟化物。上述復合正極材料中的金屬氟化物能夠起到物理阻擋的作用，穩定正極材料和電解液的界面，改善補鋰后鋰離子電池的循環性能。有機鋰鹽分解后殘留碳在氟化物包覆層中，可提高材料電導率，改善電池的循環性能；分解產生CO₂使氟化物包覆層變得疏松多孔，便于電解液的充分浸潤，改善補鋰后電池的倍率性能和循環性能；分解產生的鋰離子起到補鋰的作用，能夠使電池的首次庫倫效率更高。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種復合材料及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池目前廣泛應用于3C電子產品領域，并正在逐步統治電動汽車的動力電池市場。動力電池的能量密度、成本、以及安全性能已成為制約電動車是否能夠完全取代傳統燃油車的關鍵。在鋰離子電池首次充電過程中，負極和電解液界面會形成一層固體電解質膜(SEI膜)，SEI膜雖可提高負極材料的界面穩定性，但造成了活性鋰的損失。為提升能量密度，高克容量的硅、錫等負極材料受到研究者的廣泛關注，但該類材料在SEI膜形成過程中會消耗更多活性鋰，造成更大的不可逆容量損失，更低的首次充放電效率。

對鋰離子電池進行補鋰是解決首次庫倫效率低的有效辦法，但傳統的正極補鋰材料制得的鋰電池首次庫倫效率較低，循環性能較差。

發明內容

基于此，有必要提供一種復合正極材料，能夠使鋰離子電池的首次庫倫效率更高，循環性能更好。

此外，還提供了一種復合正極材料的制備方法和鋰離子電池。

一種復合正極材料，包括正極材料和包覆在所述正極材料表面的補鋰層，所述補鋰層包括有機鋰鹽和金屬氟化物。

上述復合正極材料中的金屬氟化物作為催化劑，可有效降低有機鋰鹽的分解電位，起到催化其分解的作用；同時，金屬氟化物包覆層能夠起到物理阻擋層的作用，避免正極材料界面與電解液直接接觸，減少正極界面副反應的發生，穩定正極材料和電解液的界面，改善補鋰后鋰離子電池的循環性能。有機鋰鹽分解后殘留碳在氟化物包覆層中，可提高材料電導率，改善電池的循環性能；分解產生CO₂使氟化物包覆層變得疏松多孔，便于電解液的充分浸潤，改善補鋰后電池的倍率性能和循環性能；分解產生的鋰離子起到補鋰的作用，能夠使電池的首次庫倫效率更高。

在其中一個實施例中，所述補鋰層的質量為所述正極材料的質量的0.5wt％-2wt％。

在其中一個實施例中，所述金屬氟化物的質量為所述有機鋰鹽的質量的10％wt-30wt％。

在其中一個實施例中，所述有機鋰鹽為Li₂C₂O₄、Li₂C₄O₄、Li₂C₃O₅、Li₂C₄O₆中的一種或幾種。

在其中一個實施例中，所述金屬氟化物為NiF₂、CoF₂、FeF₃、CuF₃、MnF₂、SrF₂、ZrF₂、TiF₄、AlF₃中的一種或幾種。

在其中一個實施例中，所述復合正極材料的中值粒徑為2μm-15μm。

一種復合正極材料的制備方法，包括以下步驟：

將金屬氟化物和有機鋰鹽進行球磨，得到混合物；

將所述混合物與正極材料進行球磨，得到復合正極材料。