[发明专利]锂离子电池复合正极材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是近十年来迅猛发展起来的一种高能电池，无论从寿命、比能和电压等技术指标，还是从环境来看，其已经成为我国新能源产业发展的一个重要方向。正极材料Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂具有比容量高、热稳定性好和价格较低等优点，被认为是最有潜力替代钴酸锂的一种正极电极材料。但此材料在大倍率和高温循环性能并不理想，可能是因为电极材料与电解液发生界面反应以及层状结构不稳定性等，进而影响其电化学性能。

包覆是改善或提高Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂电化学性能的有效方法之一。Se-Hee Lee等分别用Al₂O₃、ZrO₂、Al(OH)₃、CeO₂和SnPO₄等包覆Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂，使其热稳定性和容量等有较大的改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池复合正极材料。

本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种锂离子电池复合正极材料的制备方法。

对于锂离子电池复合正极材料，本发明采用的技术方案是：复合正极材料是由介孔二氧化硅和Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂组成，且介孔二氧化硅层包覆在Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂表面。

作为优选，复合正极材料为微米级。

对于锂离子电池复合正极材料的制备方法，本发明采用的技术方案是：包括以下步骤：

（1）将Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂在溶剂中分散；

（2）将十六烷基三甲基溴化铵在溶剂中分散；

（3）将步骤（1）得到的浆料与步骤（2）得到的混合溶液按Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂和十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为1～5：1混合，并加入碱溶液，分散；

（4）在步骤（3）所得的混合液中加入摩尔比是十六烷基三甲基溴化铵的0.5～5倍的正硅酸乙酯进行反应，洗涤干燥，得到介孔二氧化硅包覆三元锂离子电池正极材料，即Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂/介孔二氧化硅。

作为优选，步骤（1）中所述的Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂为球状或类球状粉体颗粒，式中x＜1、y＜1、x+y＜1；

所述Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂粒径为3～15 μm；

步骤（1）中所述的分散为超声分散或磁力搅拌分散；

优选地，步骤（1）中所述的分散时间为0.5 h～5 h；

优选地，步骤（2）中所述的溶剂为去离子水和/或乙醇，特别优选去离子水。

作为优选，步骤（2）中所述的分散为超声分散；

优选地，步骤（2）中所述的分散时间为0.25～3 h；

优选地，步骤（2）中所述的溶剂为去离子水和/或乙醇，特别优选去离子水。

作为优选，步骤（1）和步骤（2）中所述的溶剂种类相同。

作为优选，步骤（3）中所述的Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1～5：1。

作为优选，步骤（3）中所述的碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或至少两种的组合，且调节pH为8～13；