[发明专利]一种锂离子正极材料及其制备方法与锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子正极材料及其制备方法与锂离子电池。该正极材料主要为LiNi_aMn_bCo_cO₂和LiNi_αMn_βO₄的混合物，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，a+b+c＝1；0≤α＜2，0＜β＜2；该正极材料的制备步骤包括：1)将LiNi_aMn_bCo_cO₂和LiNi_αMn_βO₄混合均匀，加入包覆剂，继续混合，得前驱体；2)将上述前驱体进行烧结，得锂离子正极材料；一种锂离子电池，包含有该正极材料。该锂离子正极材料综合利用了LiNi_aMn_bCo_cO₂和LiNi_αMn_βO₄各自的优点，取长补短，使得电池的综合性能得到有效提高，同时也拓宽了其应用范围，且该制备方法简单易行，对设备要求简单，工艺可控性强，成本低，可用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子正极材料，尤其涉及一种锂离子正极材料及其制备方法与锂离子电池。

背景技术

尖晶石正极材料，尤其是镍锰酸锂正极材料，由于其倍率性能优异、工作电压高，成本低廉，在高能锂离子电池领域的应用极具潜力，但尖晶石镍锰酸锂正极材料表面结构不稳定，与电解液之间的副反应较为严重，且循环过程中的金属锰易溶出，循环性能差等缺点严重抑制了其规模化应用，目前解决上述问题的方法大致包括两类：1、在镍锰酸锂材料中掺杂比Li⁺、Ni²⁺、Mn⁴⁺、O^2-作用力更强的其他离子占据其相应位置，与O结合形成比Mn-O键能更稳定的化学键来稳定镍锰酸锂晶格结构；2、在镍锰酸锂材料的表面包覆一层直接与电解液接触的保护材料，但上述工艺复杂，且很难在尖晶石镍锰锂材料表面形成致密的包覆层。

而层状正极材料，尤其是高镍的层状材料，由于具备高的容量，相对较低的开路电压，稳定的表面结构，与电解液的副反应较少，在电动汽车中使用尤其广泛，受到众多研究人员及企业的青睐，但其储存性能、倍率性能较差，从而限制了其进一步发展。

因而，如何综合利用尖晶石材料和层状正极材料各自的优异性能，取长补短，同时解决两种材料中的缺陷，使得尖晶石正极材料和层状正极材料能更充分地发挥各自的优点，进一步提高电池的电化学性能，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子正极材料及其制备方法与锂离子电池。该锂离子正极材料综合利用了两种正极材料各自的优点，进一步提高了电池的综合性能。

具体地，本发明将两种正极材料混合包覆，形成固溶体锂离子正极材料，使之同时具备两种材料的优点，取长补短，从而提高电池的综合性能。

据此，本发明所采取的技术方案是：

一种锂离子正极材料，其特征在于：材料主要为LiNi_aMn_bCo_cO₂和LiNi_αMn_βO₄的混合物，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，a+b+c＝1，0≤α＜2，0＜β＜2。

作为优选的方案，上述的LiNi_aMn_bCo_cO₂为含镍正极材料，即：0＜a＜1，0≤b＜1，0≤c＜1。

作为进一步优选方案，LiNi_aMn_bCo_cO₂为高镍正极材料，即：0.5≤a＜1，0≤b＜1，0≤c＜1。