[发明专利]一种局部碳包覆型富锂固溶体硫氧化物正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种局部碳包覆型富锂固溶体硫氧化物正极材料及其制备方法，将Li_2+αMnS₃硫化锂锰材料中加入碳源，经过干法研磨，得到碳包覆的Li_2+αMnS₃前驱体，或经过湿法研磨、干燥，得到碳包覆的Li_2+αMnS₃前驱体；将上述前驱体与Li_1+βT_m(1‑γ)M_γO₂按照设计比例均匀混合，在惰性气氛下进行低温固相反应，即得到包覆型富锂固溶体硫氧化物正极材料。可作为锂一次电池、锂二次电池、锂离子二次电池等锂电池用正极活性物质，具有比容量高、导电性高、循环寿命长等优异的充放电性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池材料，尤其是一种局部碳包覆型富锂固溶体硫氧化物正极材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源车的不断推广和普及，提升续航里程的需求越来越迫切，成为发展新能源汽车最关键的需求之一。动力电池是新能源汽车的核心部分，其中锂离子电池在成本、能量密度方面具有明显的优势，将能够大幅度提升新能源汽车经济性和使用的便利性，锂离子电池体系中正极材料是决定性因素。为增加续航里程，必须增加搭载动力电池系统存储的能量，在不显著增加新能汽车重量和体积的前提下，必须提高动力电池的比能量和能量密度。若纯电动汽车续航里程达到400公里，动力电池系统比能量需要提升至250Wh/kg以上，单体电池比能量需提升到350Wh/kg。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对获得高比能量密度的锂离子电池正极材料，提供一种比容量高、导电性高、循环性能优良的富锂固溶体硫氧化物正极材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种局部碳包覆型富锂固溶体硫氧化物正极材料，其化学计量式为aLi_2+αMnS₃C_λ·(1-a)Li_1+βT_m(1-γ)M_γO₂或通式Li_1+x(1-a)[Mn_aT_m(1-γ)M_γO₂]S_3aC_λ；

其中：0＜a＜1，-0.2≤α≤0.2，-0.1≤β≤0.1，0≤γ≤0.1，0＜12λ/M(Li_2+αMnS₃)≤0.2，x＝a(1+α-β)+β；

M(Li_2+αMnS₃)为Li_2+αMnS₃的分子量；

T_m为过渡金属元素Ni、Co、Mn中的一种或多种的组合；

M为Na、K、Rb、Cs、Sc、Nb、Bi、Fe、Mo、Ti、Al、Mg、Zn、V、Zr、Ru中的一种或多种的组合。

上述局部碳包覆型富锂固溶体硫氧化物正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将Li_2+αMnS₃硫化锂锰材料中加入碳源，经过干法研磨，得到碳包覆的Li_2+αMnS₃前驱体，或经过湿法研磨、干燥，得到碳包覆的Li_2+αMnS₃前驱体；

2)将上述前驱体与Li_1+βT_m(1-γ)M_γO₂按照设计比例均匀混合，在惰性气氛下进行低温固相反应，即得到包覆型富锂固溶体硫氧化物正极材料。

步骤1)所述的碳源为单质碳和/或含碳元素的有机物。