[發明專利]一種正極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110355769.5
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113097488A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 朱清;劉永飛;張博;梁世碩
• 申請（專利權）人: 昆山寶創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 朱穎;劉芳

本發明提供一種正極材料及其制備方法和鋰離子電池。本發明第一方面提供一種正極材料的制備方法，包括如下步驟：將偶聯劑、偏磷酸鹽和導電聚合物混合得到包覆層漿液；將所述包覆層漿液與正極活性物質混合得到所述正極材料。通過本發明提供的制備方法制備得到正極材料，可提高鋰離子電池的循環性能和安全性。

技術領域

本發明涉及一種正極材料及其制備方法和鋰離子電池，涉及鋰離子電池技術領域。

背景技術

隨著新能源汽車的發展，鋰離子電池作為最熱門的動力電池而備受關注。鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極活性物質和負極活性物質之間的嵌入/脫嵌來工作，目前已商用的正極活性物質主要包括鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰，其中，三元材料具有較高的比容量、能量密度和功率密度，是一種十分熱門的正極活性物質；但是三元材料的循環性能、熱穩定性和結構穩定性較差，尤其是在高溫以及高電位測試環境中，同時，隨著三元材料中鎳含量的提高，這些問題尤為突出。

對三元材料表面進行包覆是常見的改性方法，包覆材料作為保護層可隔絕電解液和三元材料的直接接觸，在很大程度上可以降低二者的副反應，減少過渡金屬和氧原子的析出，提高正極活性物質的穩定性，例如，公開號為CN109728285A的中國專利申請公開了一種鋰離子電池正極材料，其包括正極活性物質和包覆于正極活性物質表面的導電聚合物和磷酸鹽，但是該包覆方法需分兩步進行，即先包覆磷酸鹽，再包覆導電聚合物，包覆方法較復雜，并且包括該正極活性物質的鋰離子電池的性能還有待提高。

發明內容

本發明提供一種正極材料及其制備方法，用于提高正極活性物質的穩定性以及鋰離子電池的循環性能和安全性，并簡化正極材料的制備步驟。

本發明第一方面提供了一種正極材料的制備方法，包括如下步驟：

將偶聯劑、偏磷酸鹽和導電聚合物混合得到包覆層漿液；

將所述包覆層漿液與正極活性物質混合并得到所述正極材料。

本發明提供了一種正極材料的制備方法，選取偏磷酸鹽和導電聚合物作為包覆材料，并使用偶聯劑將偏磷酸鋰和導電聚合物結合起來包覆在正極活性物質表面，例如，圖1為本發明一實施例提供的正極材料的制備方法流程圖，如圖1所示，首先，將偶聯劑、偏磷酸鹽和導電聚合物混合制備得到包覆層漿液，其中，偏磷酸鹽的分子集團大于磷酸鹽，當偏磷酸鹽包覆在正極活性物質表面時，不僅可以增強正極活性物質的電子電導率，提高鋰離子電池的首次庫倫效率和克容量，而且偏磷酸鹽呈弱酸性，在一定電壓下，可以中和正極活性物質表面的殘堿，避免鋰離子電池不可逆容量損失，提高鋰離子電池的循環性能；此外，磷酸根容易被氫氟酸腐蝕，導致磷氧鍵斷裂釋放氧氣，而偏磷酸鹽不會發生上述問題，還可以延緩正極活性物質中氧原子的析出，提高正極活性物質的穩定性。偶聯劑上的親無機物的基團和親有機物的基團能夠同時將無機偏鋁酸鹽和有機導電聚合物結合，實現將導電聚合物與偏磷酸鹽連接起來，同步包覆在正極活性物質表面，以簡化對正極活性物質的包覆步驟；此外，偶聯劑上的羥基也可以與微量的氫氟酸發生反應，減少氫氟酸對正極材料的腐蝕。本發明提供的制備方法，通過偶聯劑將偏磷酸鹽和導電聚合物同時包覆在正極活性物質表面，可以阻隔正極活性物質與電解液的直接接觸，減少電解液的分解和副反應的發生，延緩過渡金屬離子和氧原子在循環過程中的析出，提高正極活性物質的穩定性，提高鋰離子電池的循環性能和安全性；此外，該制備方法簡單，適合正極材料的生產制備。

為了進一步提高偶聯劑與偏磷酸鹽和導電聚合物的連接效率，可首先將偶聯劑分散在分散劑中，得到偶聯劑溶液，隨后再將偏磷酸鹽和導電聚合物同時加入上述分散劑中，得到包覆層漿液，具體包括如下步驟：

將所述偶聯劑分散在分散劑中得到偶聯劑溶液；

向所述偶聯劑溶液中加入所述偏磷酸鹽和導電聚合物制備得到包覆層漿液；

將所述包覆層漿液與正極活性物質混合得到混合漿液；

對所述混合漿液進行噴霧干燥、燒結后得到所述正極材料。