[发明专利]一种锂离子电池正极材料的表面包覆方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池正极材料的表面包覆方法，包括如下步骤：将锂离子电池正极材料与电解液于反应釜中搅拌混合，得浑浊液；将盛有浑浊液的反应釜密封，加热，进行溶剂热反应；反应结束后，经后处理，得粉末；将所得粉末进行干燥、热处理，冷却处理后得到具有Li_xPF_yO_z@LiF包覆层的正极材料粉末。本发明利用电解液处理锂离子电池正极材料，在充满电解液的反应釜中进行溶剂热反应，从而在锂离子电池正极材料表面形成均匀的包覆层，包覆后的材料具有优异的循环性能和倍率性能。本发明的包覆方法操作简单，包覆均匀，易控制，重复性好，成本相对较低，可实现规模化包覆。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料，具体涉及一种锂离子电池正极材料的表面包覆方法。

背景技术

目前，全球能源紧张，人类生存环境逐渐恶化，开发清洁能源越来越受到大家的重视，锂离子电池凭借着高容量高倍率等特点在众多储能材料中脱颖而出。现如今，锂离子电池在各个领域都扮演着重要的角色，这就要求锂离子电池具有更高的能量密度，更可靠的安全性能和更长时间的循环寿命，因此，锂离子电池将要接受更大的挑战。

富锂氧化物材料可以被表述为xLi₂MnO₃•(1-x)LiMO₂ (M = Mn, Co, Ni, Fe,etc.)，这种富锂氧化物被认为是一种新型材料，其理论比容量和放电电压都相对较高，因此最有可能成为下一代的正极材料。然而此材料也存在一些缺点如：电子电导率低，过渡金属的迁移，层状向尖晶石不可逆相变，放电电压衰减严重，高电压下循环稳定性差。以LiCoO₂为例，当电压充到4.2V时，材料结构发生变化，导致只有一半的锂离子脱出，因此，若想提高材料的容量则需要提高截止电压，从而使更多的锂离子脱出，但是提高了截止电压，就会破坏其原本的结构，导致容量下降，钴也会在电解液中溶解，而且很多研究学者还指出电池充电截止电压越高，电量转换率越低，电极活性衰减也越严重。因此提出了表面包覆来阻止高电压下LiCoO₂结构的膨胀和钴的溶解，从而来提高LiCoO₂高电压下的电化学性能。

现有的大部分包覆方法都是采用铝盐和锌盐等金属盐类的水解，然后与正极材料混合后进行热处理，此类方法存在一个很严重的缺点——不能有效的控制金属盐类水解的速率，从而易生成沉淀使包覆层不均匀。再如一些表面包覆TiO₂的方法，TiO₂易与空气中的水发生反应，不易控制。还有一些包覆方法是在表面包覆AlF₃，该类方法需在惰性气氛中烧结而使包覆成本提高。总的来说现有的包覆方法存在着如下缺点：（1）容易引入杂质离子，包覆层一般含有Al、Ca、Zn等离子；（2）利用金属盐的水解，不能控制水解速率使包覆层不均匀。（3）包覆过程过于繁琐，一些包覆过程需要惰性气氛的支持，成本相对高一些。

因此，亟需开发新的锂离子电池正极材料的包覆方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种锂离子电池正极材料的表面包覆方法，以解决现有包覆方法存在的包覆过程不易控制、包覆层不均、成本较高等问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种锂离子电池正极材料的表面包覆方法，包括如下步骤：

（1）将锂离子电池正极材料与电解液于反应釜中搅拌混合，得浑浊液；

（2）将步骤（1）中盛有浑浊液的反应釜密封，加热，进行溶剂热反应；

（3）反应结束后，经后处理，得粉末；

（4）将步骤（3）得到的粉末进行干燥；

（5）将步骤（4）得到的干燥粉末进行热处理，之后冷却处理即得到具有LixPFyOz@LiF包覆层的正极材料粉末。