[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料，包括主体材料，及主体材料表面界面修饰物，主体材料为含锂过渡金属氧化物Li_xM_yN_1‑yO_2‑αA_β，主体材料表面界面修饰物为碱土金属硅酸盐D_aR^b+_2(1‑a)/bO·zSi_cT_1‑cO_2‑λE_ζ；其中0.8≤x≤1.3，0.6≤y≤1.0，0≤α≤0.2，0≤β≤0.4，0.3≤a≤1.0，0.3≤c≤1.0，0.1≤z≤20，0≤λ≤0.5，0≤ζ≤0.5，b的数值由R的元素种类及占据位置确定。本发明还公开了所述锂离子电池正极材料的制备方法。本发明公开的锂离子电池正极材料解决了现有锂离子电池存在的高电压耐受性差、循环稳定性低、安全性能不够好的问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池正极材料，本发明还涉及上述锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

随着能源及环境危机的加重，人们对清洁能源的需求越来越迫切。锂离子电池作为一种高效储能工具，其应用范围越来越广。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解质及其他配件组成，其中正极的活性材料(后面简称为“正极材料”)对电池的整体性能发挥起着至关重要的作用。

目前，商用锂离子电池正极材料主要有三种：尖晶石结构LiM₂O₄(M为Ni、Co、Mn等)；层状含锂过渡金属氧化物LiMO₂(M为Ni、Co、Mn等)和橄榄石结构的磷酸锂盐LiMPO₄(M为Fe、Ni、Co、Mn等)。其中，层状含锂过渡金属氧化物LiCoO₂是目前商业化应用最广泛的正极材料，其具有合成工艺简单、应用技术成熟等优点。然而，由于价格高昂、毒性较大、安全性能不高等，所以一般主要应用于小型消费类电子产品中，在大型动力电池中很少应用。

三元材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂也是层状含锂过渡金属氧化物正极材料的一种。相比LiCoO₂的正极材料，三元材料具有价格便宜、合成工艺简单、能量密度高、安全性能好等优点，目前已有多种商业化产品。三元材料被认为最有可能成为新一代混合动力汽车电池的正极材料。然而，该类材料仍存在一些问题，包括高电压耐受性差、循环稳定性和安全性不够高等。

人们普遍认为对材料进行表面包覆或修饰可以在一定程度上改善材料的上述性能。国内外很多文献和专利公开了采用Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等氧化物以及AlPO₄等磷酸盐包覆正极材料的技术，但由于这些包覆物多为不具有电化学活性的材料，其改善效果非常有限，有的甚至还带来了严重的负面效果。有人提出可以在正极材料表面包覆含锂金属磷酸盐(LiMPO₄)与金属磷酸盐(M₃(PO₄)₂)的复合物，从而提高材料的热稳定性，改善电池的安全性能。但是，这种方案存在材料制备困难、实际可操作性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池正极材料，解决现有锂离子电池存在的高电压耐受性差、循环稳定性低、安全性能不够好的问题。

本发明的另一个目的是提供一种锂离子电池正极材料的制备方法。