[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

在众多的电池产品中，锂离子电池由于具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高、无记忆效应、循环寿命长等优点受到人们的密切关注，在手机、笔记本电脑等领域得到了广泛的应用。

近年来，由于移动设备及通讯设备性能的不断提高，对锂离子电池的能量密度、循环寿命、大电流输出输入性能等提出了更高的要求，而目前商业化的含锂过渡金属氧化物正极材料实际使用比容量仅为理论比容量的二分之一左右，这主要因为此正极材料在充放电电压范围3.0～4.2V循环时，性能才是相对稳定的，而如果提高充电电压(如4.4V以上)，可以显著提高材料的比能量，但是此时材料的循环性能明显衰减，导致衰减的主要因素为：(1)在高电压充电状态下，正极材料中具有活性的过渡金属离子会离开材料本体，进入电解液，正极材料中的活性成分逐渐减少，循环性能逐渐衰减；(2)目前使用的电解液含有微量水时通常呈酸性，正极材料表面会与的电解液发生缓慢作用，使正极材料性能逐渐衰减。

为解决上述问题，专利(CN101834289)公开了一种表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法，将MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂等金属氧化物包覆在正极活性材料表面，但是，这些金属氧化物均不具有良好的导电性，导致正极材料导电能力变差，增大了电池内阻，影响了电池放电倍率，降低了锂电池的电化学性能。专利(CN101156260A)公开了氟化合物包覆的二次锂电池正极活性材料及其制备方法。该专利中正极活性材料包覆的氟化物层抑制了电解液的氢氟酸与活性物质的反应，从而降低电池在充放电循环中的容量衰减，但是包覆层所选物质为AlF₃、ZnF₃、KF、NaF、CaF₂、NiF₂小等氟化合物，它们均不是锂离子的良好导体，将上述物质包覆在活性材料表面，锂离子在此包覆层中的扩散速度慢，影响了锂离子的嵌入和脱嵌能力，增加了电池的内阻，降低了锂电池的电化学性能。

因此，在提高锂离子电池循环性能的同时，为了提高锂电池的电化学性能，急需寻求一种同时具有优良锂离子传导能力和导电能力的正极材料。

发明内容

鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种锂离子电池正极材料，以解决正极活性材料与电解液易发生反应，高电压下锂电池电化学性能不佳，具有较低的耐久性和循环性能的问题。本发明实施例第二方面提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂离子电池正极材料，包括正极活性材料和包覆在正极活性材料表面的快离子导体层以及导电聚合物层，所述导电聚合物层包覆在所述快离子导体层表面，所述快离子导体层的组成成分为石榴石结构的快离子导体Li_5+x+yN_3-xM_2-yO₁₂，其中，N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和Y中的一种或几种；M为Ta，Nb和V中的一种或几种；0≤x≤2，0≤y≤1。