[发明专利]改性正极材料的制备方法及锂离子电池

说明书

本发明提供一种改性正极材料的制备方法及锂离子电池。所述改性正极材料的制备方法包括步骤：将层状正极活性物质与沸点不大于600℃的酸和/或沸点不大于600℃的酸的酸式盐混合后，加热至所述酸的沸点温度或升华温度之上，或加热至所述酸式盐的分解温度、沸点温度或升华温度之上进行热处理，使所述酸和/或酸式盐变成气态与所述层状正极活性物质表面的残余碱反应，降低残余碱的含量，即得到改性正极材料。将通过此方法得到的改性正极材料应用到锂离子电池中后能够降低锂离子电池的产气，提高锂离子电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种改性正极材料的制备方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有比能量高、循环性能好、自放电小、无记忆效应等优点而广泛应用于便携式电子设备、电动车及军用通信等领域。锂离子电池正极材料是影响电池性能和成本的关键材料。目前锂离子电池正极材料主要包括尖晶石材料、聚阴离子型材料和层状材料。层状材料，特别是高镍层状正极材料以其比容量高而受到广泛关注。

层状正极材料随着镍含量的增加，表面结构逐渐不稳定，锂离子容易从晶格中脱出，并与空气中的水和二氧化碳反应，导致层状正极材料表面存在大量的碳酸锂或氢氧化锂等残余碱。残余碱过高，容易导致软包电芯产气鼓胀，硬壳电芯SSD提前翻转，严重影响了软包和硬壳电芯的使用寿命。

现有降低层状正极材料表面残余碱含量的方法主要有控制合成条件降低层状正极材料的表面残余碱含量、添加过渡金属化合物与表面残余碱反应生成稳定化合物、采用有机溶剂或水对层状正极材料进行清洗。例如2013年3月13日申请的中国专利文献CN201310079543.2公开了在制备过程中分两次加入锂盐优化合成工艺，虽然能够一定程度上降低正极材料表面残余碱含量，但操作步骤繁琐复杂，合成时间长，对电化学性能有很大影响(其循环50次后的容量只有140mAh/g)。又例如2012年9月15日申请的中国专利文献CN201210359842.7公开了在高镍正极材料LiNi_xCo_yM_zO₂(其中，0.6≤x≤1，0≤y≤0.4,0≤z≤0.4，且x+y+z＝1)的表面均匀包覆锂离子导体化合物LiAlO₂、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂ZrO₃中的一种或多种，该方法不仅消耗了残余碱，而且包覆层具有高的锂离子电导率，有利于锂离子在电极界面的传输。但是该方法采用高温二次烧结工艺，容易造成正极材料晶体表面结构的破坏，从而影响电化学性能的发挥。再例如2014年5月7日申请的中国专利文献CN201410191376.5采用有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或两种以上的混合物清洗正极材料，虽然该方法一定程度上能够降低正极材料表面残余碱，但该方法价格昂贵，有机溶剂挥发严重，对人体伤害大。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种改性正极材料的制备方法及锂离子电池，所述改性正极材料的制备方法能够有效地降低层状正极活性物质表面的残余碱含量，降低锂离子电池的产气，提高锂离子电池的使用寿命。

为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种改性正极材料的制备方法，其包括步骤：将层状正极活性物质与沸点不大于600℃的酸和/或沸点不大于600℃的酸的酸式盐混合后，加热至所述酸的沸点温度或升华温度之上，或加热至所述酸式盐的分解温度、沸点温度或升华温度之上进行热处理，使所述酸和/或酸式盐变成气体与所述层状正极活性物质表面的残余碱反应，降低残余碱的含量，即得到改性正极材料。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括本发明一方面所述的改性正极材料。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：