[发明专利]一种表面包覆改性的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池领域，特别是涉及一种表面包覆改性的锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

作为一种新型绿色二次电池，锂电池具有体积小、质量轻、比容量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，目前已经广泛应用于便携式移动电子产品和电动交通工具等领域，正极材料作为锂离子电池核心组成部分之一，极大地影响了锂离子电池的性能。相对于已经产业化的正极材料钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂，镍钴铝酸锂具有价格低、克容量高、体积比容量高的优点，具有广泛的应用前景。

虽然镍钴铝酸锂具有诸多优点，但是由于存在吸湿性高、循环性能不够稳定等缺点使其在应用方面受到一定限制，因此材料的改性已成为亟待解决的问题。为了改善正极材料，常用的方法是对正极材料表面进行包覆改性。目前，已报道的表面包覆包括：含镁、铝、锆、钛等金属氧化物，含铝、镁、钛、锆等金属氟化物等。金属氧化物可以有效阻止正极材料与电解液的反应，提高锂离子电池的循环性能；金属氟化物层能够抑制电解液的氢氟酸与活性物质的反应，降低电池在充放电循环中的容量衰减，但是金属化合物不具有良好的导电性，锂离子在此包覆层中的扩散速度较慢，导致正极材料导电能力变差，增大了电池内阻，影响了电池的放电倍率，降低了电池的电化学性能。

发明内容

       本发明的目的旨在提供一种表面包覆改性的锂离子电池正极材料及其制备方法。通过对LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂正极材料进行表面修饰包覆，使锂电池的循环性能和安全性能得到提高。

       本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

       第一方面，一种表面包覆改性的锂离子电池正极材料，化学通式为LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂/M，其中0.1<a<0.3，0.01<b<0.2，M为包覆层。

       作为优选，所述的包覆层为磷酸铁锂、磷酸铁锰锂中的一种或是二者的混合物。

作为优选，所述的包覆层与LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂的质量比为0.01～0.2:1。

作为进一步的优选，所述的包覆层与LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂的质量比为0.01～0.1:1。

       第二方面，一种如第一方面所述的一种表面包覆改性的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

⑴ 将可溶性的金属镍盐、钴盐和铝盐按照预定的摩尔比溶于一定量的去离子水中，配制成混合盐溶液，将NaOH和氨水溶解在去离子水中配制成混合碱溶液；将上述混合盐溶液和混合碱溶液以一定的速度加入去离子水中，控制反应体系的pH值为9～12，反应温度为30～80℃，反应一段时间后，经过过滤、洗涤和干燥，得到正极材料前驱体(Ni_1-a-bCo_aAl_b)(OH)₂，其中0.1<a<0.3，0.01<b<0.2，0<1-a-b<1；

将上述的正极材料前驱体粉末与锂盐粉末按一定比例球磨均匀混合，在氧气气氛中高温煅烧，经过冷却、研磨和过筛后得到LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂；

将LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂粉体和纳米磷酸铁锂或磷酸铁锰锂或二者的混合物按一定的质量比经过干法混合，使得纳米磷酸铁锂或/和磷酸铁锰锂均匀包覆在LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂粉体表面，经过热处理得到改性的LiNi_1-a-bCo_aAl_bO₂正极材料。