[发明专利]快离子导体、由其包覆的正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种由Li_xM_ySn_zO₈表示的新型快离子导体、由其包覆的用于锂离子电池的正极材料，该包覆的用于锂离子电池的正极材料的制备方法，由该正极材料制备的用于锂离子电池的正极，以及包括该正极和/或所述快离子导体作为电解质的锂离子电池。在Li_xM_ySn_zO₈中，M选自Mg、Co和Zn中的一种，1x2.5，1y2.5，2.0z3.5。以及在所述快离子导体包覆的用于锂离子电池的正极材料，其中，所述快离子导体在所述用于锂离子电池的正极材料的表面形成均一的包覆层，基于100重量％的所述用于锂离子电池的正极材料，所述新型快离子导体的量为0.1重量％至10重量％。

技术领域

本发明属于锂离子二次电池领域，特别涉及一种新型快离子导体、由其包覆的用于锂离子电池的正极材料，该包覆的用于锂离子电池的正极材料的制备方法，由该正极材料制备的用于锂离子电池的正极，以及包括该正极的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因高能量密度、高电压、长寿命、无记忆效应、无污染等特点被广泛应用于移动手机、数码相机、个人电脑等便携式电子产品市场，未来在动力电池和大型储能领域有很好的发展前景。目前锂电池主要使用液态电解质，存在漏液和易燃、易爆的隐患，也导致电池的安全问题。使用固态电解质代替液态电解质将会大大提高电池安全性。快离子导体具有高离子电导率，是一类理想的固态电解质材料。

锂离子电池正极材料是制约锂电池容量和寿命的关键因素，因此对正极材料的研究具有重大意义。钴酸锂，具有容量高，振实密度高，电池单位体积能量密度高，综合电化学性能优良及生产工艺简单等优点，因此，被广泛运用于智能手机，平板电脑，超级本等3C电子产品。锰酸锂，原料来源广泛充裕，价格便宜，倍率性能优良，工艺成熟，常用于动力电池，但耐高温性能和循环性能不好；三元材料容量高，循环好，但在高电压下使用会出现电池容量跳水现象，循环性能较差；磷酸铁锂具有优异的安全性被认作是动力电池的首选材料，但由于其容量低，倍率性能和低温放电性能差等原因，现主要用于储能领域；高镍三元正极材料最大优点在于容量高，缺点在于该材料的碱性强，对电池制作环境条件控制要求苛刻，极大的限制了该材料的推广使用。很多研究结果表明表面包覆是改善正极材料电化学性能的有效方法。通过表面包覆改性可以阻止正极材料与电解液的直接接触，抑制副反应的发生，提升正极材料的循环性能；其次，高电导率材料可以增加正极材料电子导电率或离子电导率，提升材料的倍率性能。

发明内容

技术问题

为了解决现有技术中的正极材料中存在的问题，本发明的发明人在经过大量的研究创造性发现一种新型的快离子导体。当将该离子导体包覆用于锂离子电池的正极材料时，可以降低电池在充放电过程中的电荷转移电阻，显著提高了正极材料的高倍率性能和循环稳定性，并且有效地改善了电解液与正极材料的界面膜阻抗和电荷转移阻抗，并显著改善循环及倍率性能，同时该快离子导体也可以用作锂离子电池的固体电解质。

技术方案

本发明的目的是提供一种快离子导体，由该快离子导体包覆的用于锂离子电池的正极材料，该包覆的用于锂离子电池的正极材料的制备方法，由该正极材料制备的正极，以及包含该正极的锂离子电池。

根据本发明的一个方面，提供了一种快离子导体，其由Li_xM_ySn_zO₈表示，其中M选自Mg、Co和Zn中的一种，1x2.5，1y2.5，2.0z3.5。