[发明专利]一种采用有机电解液的锂电池及其制备方法

说明书

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种采用有机电解液的锂电池的制备方法，包括如下步骤：S1，采用原子层沉积法在正极材料粉末的表面形成包覆层；S2，将带包覆层的正极材料粉末在300～1000℃下烧结2‑10h，在正极材料粉末表面形成LiX_aY_b固态电解质层；S3，采用上述正极材料制备正极，并将负极、有机电解液、隔膜与该正极组装成采用有机电解液的锂电池。本发明还提供一种采用上述制备方法制备的采用有机电解液的锂电池。本发明采用ALD将金属氧化物、金属磷酸盐、金属氟化物或金属硫化物包覆在正极材料表面，加热后和正极材料表面残留碱性物质反应形成LiX_aY_b固态电解质层，降低正极材料的PH值和电池内阻，提升电池循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种采用有机电解液的锂电池及其制备方法。

背景技术

离子电池是一个快速增长的应用产品。它在诸多领域都有重要应用，包括混合动力汽车和插电式动力汽车。这些正极材料通常由含锂的过渡金属氧化物或者含锂的过渡金属磷酸盐正极组成。

提高正极材料的易操作性是非常令人头疼的事情。一般来说，电极材料pH值会影响多数氧化物正极的表面化学性能，并对烘烤和涂布过程中的环境控制要求很高。商业化的正极材料包括钴酸锂、钴锰镍酸锂、镍钴铝锂；他们的PH值一般在11以上，导致在电极制备过程中吸水严重，难以涂布，并在循环和存储过程中导致严重的产气。

电极材料表面残留的Li₂O会吸附空气中的CO₂和H₂O，形成LiOH和Li₂CO₃等；高镍的正极材料在烧结过程中，通常需要添加过量的LiOH和Li₂CO₃。因此，为了减少正极材料残余锂盐杂质含量并降低其pH值，改善正极材料的电化学性能，人们进行了各种研究。一、在材料制备过程中，降低锂盐投料的过量比例，或者延长高温固相反应时间促使过量的锂元素挥发更完全，从而控制残余锂盐杂质的含量；二、将正极材料用水、碳酸氢盐、有机酸或者有机溶剂进行反复洗涤或反应，再进行固液分离和干燥处理；三、金属氧化物和金属磷酸盐等被广泛用于包覆正极材料。

对于采用液态有机电解液得锂电池来说，正极与电解液之间是固液接触界面，有机电解液和正极材料直接接触造成副反应，所以包覆通常是避免液态电解液和正极材料直接接触造成副反应的有效手段，需要对于正极材料进行均匀包覆如Al₂O₃、TiO₂等。但是，由于这些包覆并不均匀，包覆后的氧化物或者氟化物阻碍了锂离子从液态电解液到固态正极材料的界面传输，而且不能减少正极材料表面的残留碱，PH并没有很大的降低；或包覆厚度太高，导致锂离子脱嵌难度增大，电池内阻增高。

因此，需要一种包覆方法来较好的降低采用有机电解液的锂电池正极材料的PH值，并在正极材料表面包覆固态电解质层来减少副反应和保证锂离子的传输，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种采用有机电解液的锂电池及其制备方法，以降低正极材料的PH值和副反应，提升电池循环性能和倍率性能。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种采用有机电解液的锂电池的制备方法，所述采用有机电解液的锂电池包括正极、负极、有机电解液及隔膜，所述正极包括正极材料，该方法包括如下步骤：

S1，采用原子层沉积法在正极材料粉末的表面形成包覆层，所述包覆层为金属氧化物、金属磷酸盐、金属氟化物或金属硫化物中的任意一种；