[发明专利]磷酸盐的厚度可控的包覆方法

说明书

本发明涉及利用磷酸盐对不同材料进行原位厚度可控的包覆方法。本发明的包覆方法是将构成磷酸盐(简写为M_x(PO₄)_y包覆型颗粒的核的颗粒材料、金属盐、磷酸盐和沉淀剂于溶剂中混匀并调节混合液的pH值；然后进行反应，将反应完毕后得到的颗粒经煅烧处理，得到具有核壳结构的磷酸盐包覆型颗粒。构成所述核的颗粒材料选自金属、氧化物、非金属、锂酸盐、半导体和有机物的颗粒中的至少一种；构成壳的材料为M_x(PO₄)_y。本发明采用液相法，通过原位生长使M_x(PO₄)_y在核表面实现均一、连续、完整、可控的包覆。本发明的包覆方法简单，反应条件温和，普适性强，并且在锂离子电池领域有着很高的实用性和应用前景。

技术领域

本发明涉及磷酸盐的包覆方法，具体涉及利用磷酸盐对不同材料进行原位厚度可控的包覆方法。

背景技术

高容量及动力型锂电池在使用中的主要制约因素是安全问题。锂电池尤其在滥用条件下(如高温、短路、过充放、振动、挤压和撞击等)，容易出现冒烟、着火甚至爆炸等情况。电子器件的召回及发生意外事故也使得消费者对电池的安全性日渐重视。目前科研人员对锂电池的研究热点也主要集中在大容量、长寿命和安全性三个方面。

锂电池中，由于正极材料所处的电势较高，且脱锂态正极材料具有较强的氧化性，易与有机电解液发生副反应，以至于恶化电池的性能。对正极材料进行表面包覆改性是提高正极材料电化学性能的重要手段之一。

AlPO₄是一种很好的包覆材料，本身十分稳定,在高温以及4V以上高电压下不会对电解液发生恶性作用，能够极大地改善正极材料的热稳定性能、倍率性能和循环性能。AlPO₄的存在，一方面可以阻止电极与电解质溶液之间的副反应，另外，通过AlPO₄晶形的调控可以降低电极的表面膜阻抗和电荷转移阻抗，加快了锂离子的扩散速度。韩国的Cho等人在AlPO₄包覆正极材料方面做了大量的工作，例如以Al(NO₃)₃·9H₂O和(NH₄)₂HPO₄为原料制得AlPO₄悬浊液，然后将LiCoO₂粉末投入其中，得到AlPO₄包覆LiCoO₂的产物。结果表明AlPO₄包覆减小了LiCoO₂电池的失热效应，并抑制了钴的溶解。类似于AlPO₄，其它磷酸盐如Co₃(PO₄)₂、Mn₃(PO₄)₂、FePO₄等也有类似的效果。