[发明专利]锂离子电池的正极材料及其制备方法

说明书

本发明提出了锂离子电池的正极材料及其制备方法。该锂离子电池的正极材料具有核壳结构，形成核壳结构的外壳的材料由钛的化合物和铝的化合物组成，且钛的化合物包括二氧化钛和钛酸四丁酯中的至少一种，铝的化合物包括氧化铝、氢氧化铝和乙醇铝中的至少一种。本发明所提出的，正极材料，其内核材料外表面共包覆有钛和铝，而钛的包覆可解决正极材料的导电性，铝的包覆可提高正极材料的循环稳定性并降低产气量，从而包覆的外壳能够降低正极材料的表面阻抗，进而提高正极材料的首次充放电库伦效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的，本发明涉及锂离子电池的正极材料及其制备方法。

背景技术

虽然目前研究发现，无钴的高镍正极材料具有容量高、成本较低等优势，但是不含钴的二元层状材料首次充放电可逆性却较差，会导致首次充放电的库伦效率较低，从而影响材料的能量密度。

根据加拿大学者J.R.Dahn在2019年发表的文献，组成为LiNi_0.9Mn_0.1O₂和LiNi_0.9Al_0.1O₂的无钴材料，其首次充放电库伦效率分别为85.9％和84.9％，而含钴的LiNi_0.9Co_0.05Al_0.05O2的首次充放电库伦效率可达到89％。另外，在江西理工大学的2017届硕士生罗垂意的论文中，组成为LiNi_0.7Mn_0.3O₂的无钴材料的首次充放电库伦效率为71～75％。

首次充放电库伦效率的降低会导致材料的能量密度降低。因此，为开发高能量密度的无钴化正极材料，就需要开发新的技术来提升首次充放电库伦效率。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

为了解决无钴的正极材料的首次充放电库伦效率较低的问题，本发明设计一种通过共包覆提高无钴的镍锰正极材料的首次库伦效率的制备方法。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种锂离子电池的正极材料。

根据本发明的实施例，所述正极材料具有核壳结构，形成所述核壳结构的外壳的材料由钛的化合物和铝的化合物形成，且所述钛的化合物包括二氧化钛和钛酸四丁酯中的至少一种，所述铝的化合物包括氧化铝、氢氧化铝和乙醇铝中的至少一种。

发明人经过研究发现，本发明实施例的正极材料，其内核材料外表面共包覆有钛和铝，而钛的包覆可解决正极材料的导电性，铝的包覆可提高正极材料的循环稳定性并降低产气量，从而包覆的外壳能够降低正极材料的表面阻抗，进而提高正极材料的首次充放电库伦效率。

另外，根据本发明上述实施例的正极材料，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述钛的化合物为二氧化钛，且所述铝的化合物为氧化铝。

根据本发明的实施例，形成所述核壳结构的内核的材料为层状镍锰酸锂。

根据本发明的实施例，所述正极材料的比表面积为0.1～0.5m²/g。

根据本发明的实施例，所述正极材料的颗粒粒度D50为3～15微米。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种制备上述的锂离子电池的正极材料的方法。

根据本发明的实施例，所述方法包括：(1)提供内核；(2)在所述内核的表面进行包覆处理，以获得具有核壳结构的所述正极材料，其中，所述包覆处理的原料包括钛的化合物和铝的化合物。