[发明专利]阴极组合物的制备方法、阴极组合物及锂离子电池

说明书

本发明提供一种阴极组合物的制备方法、阴极组合物及锂离子电池，涉及阴极材料制备技术领域。该锂离子阴极组合物的制备方法包括：对阴极材料进行氧化处理，使得处理后的阴极材料中具有活性的过渡金属元素的平均价态高于处理前的阴极材料中具有活性的过渡金属元素的平均价态，且处理后的阴极材料的锂离子含量少于处理前的阴极材料的锂离子含量。将处理后的阴极材料与碳源、锂源进行混合，得到混合后的阴极材料，并在惰性气氛或还原性气氛下对混合后的阴极材料进行烧结，得到碳包覆的锂离子阴极组合物。由于在覆碳时将脱去的锂离子再重新嵌入，实现了阴极材料本体结构的恢复，使得最终获得的碳包覆的锂离子阴极组合物的材料性能显著地改善。

技术领域

本发明涉及阴极材料制备技术领域，具体而言，涉及一种阴极组合物的制备方法、阴极组合物及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池阴极材料的导电性、电化学稳定性和化学稳定性对电池的性能有重大影响。其中，材料的电子导电性，可显著影响电池的内阻和电化学反应的快慢，从而直接影响电池的倍率性能。电化学稳定性主要指抑制高电位下阴极副反应的能力，而化学稳定性为抗电解液腐蚀的能力，因为锂离子电池的电解液中通常含有微量但腐蚀性极高的氢氟酸(HF)。

包覆是改进阴极材料的主要技术手段之一，通过在阴极材料上包覆碳，使得阴极材料的导电性，电化学稳定性和化学稳定性有所提高，进而使阴极材料的性能提升。现有技术中，对磷酸铁锂(LiFePO₄)进行覆碳是最常用的技术。由于LiFePO₄是在惰性或者还原性气氛下烧结的，因此在烧结过程中可以直接进行覆碳。但是，对于需要在含氧气氛下烧结的阴极材料，则无法直接使用对LiFePO₄覆碳的技术进行覆碳。

现有技术中，对在含氧气氛下烧结的阴极材料进行覆碳的技术，无法解决需要在含氧气氛下烧结阴极材料，同时在惰性气氛下包覆碳，在包覆碳时，碳会还原阴极材料中的活性金属离子，导致对阴极材料的本体结构产生破坏，使得阴极材料的性能有所下降。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种阴极组合物的制备方法、阴极组合物及锂离子电池，以解决在包覆碳时会产生还原，导致对阴极材料的性能有所影响的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种锂离子阴极组合物的制备方法，包括：对阴极材料进行氧化处理，使得处理后的阴极材料中具有活性的过渡金属元素的平均价态高于处理前的阴极材料中具有活性的过渡金属元素的平均价态，且处理后的阴极材料的锂离子含量少于处理前的阴极材料的锂离子含量。将处理后的阴极材料与碳源、锂源进行混合，得到混合后的阴极材料，并在惰性气氛或还原性气氛下对混合后的阴极材料进行烧结，得到碳包覆的锂离子阴极组合物。

可选地，对阴极材料进行氧化处理，包括：将阴极材料与预设氧化剂加入去离子水中进行氧化处理，得到处理后的阴极材料，其中，预设氧化剂的标准还原电势大于0.7V。

可选地，将处理后的阴极材料与碳源、锂源进行混合，并在惰性气氛或还原性气氛下对混合后的材料进行烧结，得到碳包覆的锂离子阴极组合物，包括：对处理后的阴极材料过滤、洗涤，并进行干燥处理，将干燥处理后的阴极材料与碳源、锂源进行混合，得到混合后的阴极材料。在惰性气氛或还原性气氛下对混合后的阴极材料进行烧结，得到碳包覆的锂离子阴极组合物。

可选地，将处理后的阴极材料与碳源、锂源进行混合，并在惰性气氛或还原性气氛下对混合后的材料进行烧结，得到碳包覆的锂离子阴极组合物，包括：将处理后的阴极材料过滤、洗涤，并与碳源、锂源在液相介质中进行混合，得到混合后的阴极材料。对混合后的阴极材料进行干燥处理，并在惰性气氛或还原性气氛下对干燥处理后的阴极材料进行烧结，得到碳包覆的锂离子阴极组合物。