[发明专利]电极材料的处理方法及处理后的电极材料、锂离子电池

说明书

本发明公开一种电极材料的处理方法及处理后的电极材料、锂离子电池。该处理方法如下：所述电极材料，在惰性气氛和不饱和碳源气体中，煅烧即可；其中，所述电极材料为含过渡金属元素的电极材料、含硅元素的电极材料或含硫元素的电极材料。采用本发明的处理方法所得电极材料，其导电性能均有大幅度提升，且制得的电池的倍率性能优异。

技术领域

本发明涉及一种电极材料的处理方法及处理后的电极材料、锂离子电池。

背景技术

近数十年来，全球范围内人们积极开发锂离子动力电池材料，以用于运输工具，如电动汽车和电动自行车等。

作为锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂正极材料、镍酸锂正极材料、锰酸锂正极材料、磷酸铁锂正极材料。钴酸锂正极材料，电化学性能稳定，循环性能好，充放电性能优良，是最先被普通应用的锂离子电池正极材料，但是钴酸锂的安全性差，限制了钴系锂离子电池的使用，尤其是在电动汽车和大型储备电源方面。镍酸锂正极材料，自放电率低，无污染，与多种电解液有良好的相容性，但是合成较困难，循环性差，目前尚未有实际应用。锰酸锂正极材料的嵌锂容量相对偏低，且有两个放电平台，循环性能较差，但成本低廉，资源丰富，环境友好，目前是较为关注的正极材料之一，但是在高温下循环，容量衰减较为明显。磷酸亚铁锂(LiFePO₄)是正极材料的后起之秀。由于循环性、价格、安全性、比能量等方面的影响因素，LiFePO₄材料具有结构稳定、原料来源丰富、环境友好而成本低廉并具有170mA·h/g的理论容量、3.5V的平稳放电平台等诸多优势，特别是其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，使磷酸亚铁锂成为当今最吸引人的正极材料。

作为锂电池的负极材料应具有较高的充放电可逆容量，充放电循环性特性好，能快速使放电电压达到平衡状态，基本不与电解液反应，相容性好，资源丰富，成本低廉。目前常用的锂离子电池的负极材料是碳基负极材料和非碳基负极材料。但是目前负极材料也存在比容量低，放电性能差的劣势。

因此，提高锂电池电极材料的导电性成为电池领域的研究热点。

在正极材料中，添加导电炭是主要方法。炭具有优良的导电性能和较低的质量密度，加入少量的炭，一方面可以降低材料的粒径尺度，另一方面可以改善材料的导电性能。虽然炭的掺入能够较大改善导电能力，但是由于炭粉的密度小，掺入太多将导致材料的能量密度降低。

2002年，Chung等提出用高价态的金属离子如Mg²⁺、Al³⁺等进行掺杂，磷酸铁锂材料的电导率可以提高8个数量级，他们的论文很快在世界范围引起巨大反响，大量论文遵循“掺杂改性”的概念，并且很多报告提出掺杂确实有改善效果，但效果实际一直受到怀疑，没有任何证据表明磷酸铁锂材料的本征电导率得到了改善。

对于负极材料提高导电性，有研究采用碳纳米管。纳米管的管身和端帽部分分别由六边形碳环微结构和含五边形的碳环组成的多边形结构组成，它具有储存锂离子的特性，同时其一维结构可大大增强负极的放电能力，但其价格过于昂贵，大规模应用存在难度。

目前为止，还没有一种非常有效、价格低廉、安全性高的能大幅度提升电极材料导电性的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中尚没有一种非常有效、价格低廉、安全性高的能大幅度提升电极材料导电性的方法的缺陷，而提供一种电极材料的处理方法及处理后的电极材料、锂离子电池。采用本发明的处理方法处理过的电极材料，其导电性能均有大幅度提升；且制得的电池的倍率性能优异。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供一种电极材料的处理方法，其包括如下步骤：所述电极材料，在惰性气氛和不饱和碳源气体中，煅烧即可；

其中，所述电极材料为含过渡金属元素的电极材料、含硅元素的电极材料或含硫元素的电极材料；所述不饱和碳源气体的制备方法包括如下步骤：