[发明专利]锂离子电池正极活性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极活性材料领域，具体涉及一种金属氟化物包覆的锂-过渡金属氧化物正极活性材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点，在手机、移动电话、摄像机、笔记本电脑等各种电子产品中得到了广泛的应用。其中，锂-过渡金属氧化物正极活性材料是锂离子电池中使用最广泛、商业化最成功的正极活性材料，锂-过渡金属氧化物正极活性材料的性能好坏对锂离子电池性能有直接的影响，在实际应用中，锂-过渡金属氧化物正极活性材料与电解液直接接触，它们之间的相互作用会引起锂-过渡金属氧化物正极活性材料化学性质的恶化，影响锂离子电池的稳定性。另外，在锂离子电池工作过程中，电解液会有缓慢分解的现象，进而产生一些有害的副产物侵蚀锂-过渡金属氧化物正极活性材料，因此锂离子电池在循环过程中存在容量快速下降，循环性能变差等问题，甚至会引发锂离子电池的安全性问题。为了克服锂-过渡金属氧化物正极活性材料和电解液的相互作用，通常采用表面包覆的方法避免锂-过渡金属氧化物正极活性材料和电解液的直接接触。其中一种方法是在锂-过渡金属氧化物正极活性材料表面包覆金属氟化物，金属氟化物作为包覆层可以减少锂-过渡金属氧化物正极活性材料附近形成的酸的影响，抑制锂-过渡金属氧化物正极活性材料与电解液之间的反应，防止锂离子电池容量快速降低，可改善锂离子电池的循环性能及高倍率性能。

然而，目前在锂-过渡金属氧化物正极活性材料表面包覆金属氟化物的方法一般为将锂-过渡金属氧化物正极活性材料浸入金属可溶性盐溶液，然后加入可溶性氟化物溶液，使氟化物和金属可溶性盐发生反应并在锂-过渡金属氧化物正极活性材料表面形成金属氟化物包覆层，之后再进行干燥和高温加热处理。这种方法操作过程复杂，需要使用大量的溶剂、原料成本高、增加了生产成本，难以用于工业化生产，且这种方法容易将杂质引入金属氟化物包覆层，从而影响锂-过渡金属氧化物正极活性材料的电化学性能。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种操作简单、成本较低、适用于工业化生产的锂-过渡金属氧化物正极活性材料表面包覆金属氟化物的制备方法。

一种锂离子电池正极活性材料的制备方法，包括：

提供金属颗粒、含氟无氧化合物及锂-过渡金属氧化物正极活性材料；

将该金属颗粒、该含氟无氧化合物及该锂-过渡金属氧化物正极活性材料混合得到一混合物；以及

将该混合物在惰性气氛中进行烧结，得到金属氟化物包覆的锂-过渡金属氧化物正极活性材料，该含氟无氧化合物在所述烧结过程中发生分解释放出氟化氢气体。

本发明采用直接进行烧结的方法在锂-过渡金属氧化物正极活性材料表面包覆金属氟化物，该方法不仅操作简单、成本较低、适用于工业化生产，而且该金属氟化物层能有效隔绝锂-过渡金属氧化物正极活性材料与电解液的接触，防止锂离子电池在使用过程中的性能退化。

附图说明

图1为本发明第一实施例金属氟化物正极活性材料制备方法的流程图。

图2为本发明第二实施例金属氟化物正极活性材料制备方法的流程图。

图3为本发明第三实施例在锂-过渡金属氧化物正极活性材料表面包覆金属氟化物制备方法的流程图。

图4为本发明第四实施例在锂-过渡金属氧化物正极活性材料表面包覆金属氟化物制备方法的流程图。

图5为本发明实施例1碳包覆氟化亚铁核壳复合物的扫描电镜照片。

图6为本发明实施例1碳包覆氟化亚铁核壳复合物的XRD测试图。

图7为本发明实施例1碳包覆氟化亚铁核壳复合物的透射电镜照片。

图8为本发明实施例2碳包覆氟化亚铁核壳复合物的扫描电镜照片。

图9为本发明实施例2碳包覆氟化亚铁核壳复合物与未进行碳包覆的氟化亚铁的循环性能测试对比图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种金属氟化物正极活性材料的制备方法，包括：

S11，提供茂金属和含氟无氧化合物；

S12，将该茂金属和该含氟无氧化合物混合得到一第一混合物；以及

S13，将该第一混合物在惰性气氛中进行烧结，得到碳包覆金属氟化物。