[发明专利]一种锂离子二次电池正极活性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池正极活性材料的制备方法，更具体地说是关于一种锂离子二次电池正极活性材料的制备方法。

背景技术

近年来，为了追求锂离子二次电池的进一步的高容量化，采用将电池充电至更高的电位而使用，因此需要提高正极活性物质的利用率。但是，当将一直以来以锂钴氧作为正极活性物质的锂离子二次电池充电至高于4.2V以上的电压时，由于该活性物质的稳定性大大降低，因此会导致电池的循环性能较差。

为了提高正极活性物质如：锂钴氧在高电压下的稳定性，可以在正极活性物质中掺杂镁、钛、锆等金属元素。但是由于掺杂镁、钛、锆等金属元素会导致正极活性物质的容量降低，同时在更高的电压下，正极活性物质锂钴氧的稳定性还是不能满足实际应用的需要。

采用镍锰钴的复合氧化物作为电池正极活性物质，虽然使该正极活性物质在高电位下的稳定性得到改善，但是，在较高电压的充电状态下，采用这种正极活性物质的电池在高温环境下的储存性能较差。

CN1350706A公开了一种金属氧化物涂覆的锂混合氧化物颗粒，在该锂混合氧化物颗粒上涂覆一种金属氧化物，所述金属氧化物选自ZnO、CaO、SrO、SiO₂、CaTiO₃、MgAl₂O₄、ZrO₂、Al₂O₃、Ce₂O₃、Y₂O₃、SnO₂、TiO₂和MgO中的一种或几种。该涂覆有金属氧化物的锂混合氧化物颗粒的制备方法包括，将正极活性物质颗粒悬浮在有机溶剂中，将该悬浮液与可水解的金属化合物的溶液和水解溶液混合，然后过滤出涂覆颗粒，干燥并煅烧，从而使金属氧化物包覆在正极活性物质周围。采用该方法得到的正极活性物质的稳定性较强，由该正极活性物质制备得到的电池在高温环境下的储存性能也有所改善，但是电池的循环性能，尤其是在高电压下的循环性能仍然较差。

发明内容

本发明的目的是克服采用由现有方法得到的正极活性材料制备得到的锂离子二次电池的循环性能差，尤其是在高电压下电池的循环性能差的缺点，提供一种在高温环境下使电池具有良好储存性能的基础上使电池正极活性材料在高电位下的稳定性良好，电池具有良好循环性能的锂离子二次电池正极活性材料的制备方法。

本发明的发明人发现，现有制备正极活性材料的方法是将正极活性物质颗粒浸渍在可水解的金属和/或非金属化合物的溶液和水解溶液的混合溶液中，然后过滤，为了使水解产物(金属氢氧化物)转化为金属氧化物，还包括在高温下煅烧的步骤。虽然采用高温煅烧的方法能够使金属和/或非金属氢氧化物形成氧化物，并包覆在正极活性物质周围，金属和/或非金属氧化物不容易脱落，但是，由于经高温煅烧后，在活性物质颗粒的表面形成致密的金属氧化物层，当电池在进行首次充放电的时候，电解液无法完全与正极活性物质颗粒表面接触，因此，电解液无法完全与正极活性物质反应，不能在电解液和正极活性物质之间形成SEI膜。随着电池充放电循环的进行，正极活性物质发生膨胀收缩，会导致氧化物层的破裂，此时，电解液才能与正极活性物质完全接触并反应生成界面膜，这样继续反应会迅速消耗电解液，导致在循环一定次数之后电解液被消耗殆尽，而使电池的循环性能迅速恶化，此外，电解液与正极活性物质反应生成界面膜时会产生大量气体，导致电池膨胀发鼓，存在安全因患。尤其是在高电压充放电过程中，更多的锂离子从正极活性物质中脱出，使得正极活性物质的活性增加，与电解液的反应更加剧烈，电池的循环性能的恶化便更加明显。

本发明提供了一种锂离子二次电池正极活性材料的制备方法，其中，该方法包括将正极活性物质与一种悬浮液接触，该悬浮液含有金属氧化物和/或二氧化硅及溶剂，所述金属氧化物中的金属选自能与溶剂形成悬浮液的元素周期表中IIA、IIIA、IVA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB族金属氧化物中的一种或几种。