[发明专利]一种锂离子二次电池的正极材料及含有该正极材料的电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池的正极材料，还涉及一种含有该正极材料的锂离子二次电池。

背景技术

目前，锂离子电池正极材料中采用的正极活性物质使用得最多的有LiCoO₂、LiNiO₂或LiMn₂O₄，但上述几种正极活性物质由于在高温下容易分解并产生大量热量，从而给电池带来较大的安全隐患。与这几种正极活性物质相比，LiFePO₄材料则兼具了它们的优点，还具有低成本、安全性好、稳定性好、铁资源丰富、无毒环保等多项优势，非常适合用于锂离子二次电池。然而磷酸锂铁作为正极活性物质由于特殊的橄榄石结构，其低电子电导率成为抑制该正极活性物质广泛使用的瓶颈。

为了提高磷酸锂铁作为正极活性物质的电子电导率，一般采用离子掺杂以及碳包覆等方法。

G.X.Wang等人(Electrochimica Acta，50，(2004)，443-447.)提出了在LiFePO₄中掺杂Mg元素的方法，但实际的改善效果并不明显，而且掺杂镁元素后正极材料的比容量也会降低很多。

US2002182497公开了一种用于锂离子二次电池正极活性材料的含碳的锂铁复合磷氧，该含碳的锂铁复合磷氧含有以LiFePO₄为基本成分的橄榄石结构的锂铁复合磷氧的颗粒，以及由含碳的微细颗粒复合的颗粒。但包覆材料在循环测试过程中容易出现包覆层脱落的现象，露出的新鲜表面易与电解液发生不可逆反应，从而导致电池的循环性能变差；而且包覆工艺复杂，制备周期长，成本高，包覆的均匀程度及包覆的量也难以控制。

CN1641912A公开了一种锂电池用正极，包括锰酸锂、导电剂、粘合剂和用作搭配的活性物质，其中，所述导电剂至少包含碳纳米管、纳米银粉、乙炔黑、石墨粉、碳黑中的一种，所述粘合剂至少包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯中的一种，所述用作搭配的活性物质至少包括钴酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸钴锂中的一种。该正极中的锰酸锂材料在高温下极易与电解液反应，溶解的Mn²⁺离子在负极材料表面沉积，阻碍锂离子的迁移通道，电池的电化学性能变差，而简单地将锰酸锂材料跟其它正极材料混合并不能从本质上解决问题，另外搭配磷酸铁锂等材料也不能阻止锰酸锂与电解液的接触。因此该正极虽然可以使电池获得大电流放电性能，但电池的安全性能较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的锂电池用正极虽然可以使电池获得大电流放电性能，但电池的安全性能较低的缺陷，提供一种既可以使电池获得大电流放电性能，而且使电池的安全性能较高的锂离子二次电池的正极材料。

本发明提供了一种锂离子二次电池的正极材料，该正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘结剂，其中，所述正极活性物质含有材料A和材料B，所述材料B为由材料A包覆处理的式(2)所示的过渡金属锂氧化物C和/或式(3)所示的过渡金属锂氧化物D，所述材料A为式(1)所示的具有橄榄石结构的磷酸金属锂盐：

Li_1+aL_bPO₄         (1)，

其中，-0.1≤a≤0.2，0.9≤b≤1.1，L为铁、铝、钛、钴、硼、铬、镍、镁、锆、镓、钒、锰和锌中的至少一种；

Li_1+xNi_1-y-zMn_yCo_zM_pO₂           (2)，

其中，-0.1≤x≤0.2，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1.0，0≤p≤0.2，M为硼、镁、铝、钛、铬、铁、锆、铜、锌、镓、钇、氟、碘和硫中的至少一种；

或Li_1+mMn_nN_2-nO₄           (3)，

其中，-0.1≤m≤0.2，1.7≤n≤2.0，N为硼、镁、铝、钛、铬、铁、钴、锆、镍、铜、锌、镓、钇、氟、碘和硫中的至少一种。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该电池包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极片、隔膜和负极片，所述正极片含有导电基体和涂覆在该导电基体两面的正极材料，其中，所述正极材料为本发明提供的正极材料。