[发明专利]多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包含以下操作：将锂离子电池正极材料粉末、有机碳源溶于水中，锂离子电池正极材料粉末与有机碳源的质量比为1:0.05～0.08，经后续处理后，在惰性气氛下500～1000℃煅烧5～12h，得到多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料。本发明方法制备所得多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料比容量高、循环性能好、重复性高、加工性能优良，能够满足实际生产中对高储能器件的需求。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

可充电锂离子电池是理想的便携式储能电源，其商业化应用打开了下一代电气和电子应用的大门，已成为手机、数码相机、笔记本电脑等的主要电源，也是电动汽车的理想电源，应用前景广阔，具有橄榄石结构的LiFeP0₄更以其价格低廉、环境友好、热稳定性好等诸多优点脱颖而出。三元正极材料具有容量高、工作电压高、成本低廉等优点，被认为是构建高能量密度锂离子电池最有希望的正极材料。然而，两者都存在电子电导率和离子扩散率较低等不容忽视的缺点，严重制约了其应用。

有效的改善方法为：缩小颗粒的粒径尺寸、对颗粒内部进行晶相掺杂、以及对颗粒表面进行改性。研究发现，纳米级正极材料的电位值比微米级材料的电位值更高，这证明粒径越小，材料的极化程度越低，可逆性能就越好。同时，研究表明阳离子掺杂可以改善容量保持率、循环寿命、热稳定性和结构稳定性。但是与减少粒径大小和晶相掺杂相比较，对正极材料进行表面修饰更加有利于电池电化学性能的提升，其中应用最为广泛的为碳包覆。石墨碳是一种极好的导电体，其包覆在材料的表面，可以为电子提供一个连续的通道，减小颗粒间的界面阻力，防止电极材料被腐蚀，削弱电极材料中的活性物质在脱嵌Li⁺的过程中所引起的体积效应。但是传统方法制备的碳包覆结构容易脱落，倍率及稳定性等方面较差，难以达到人们所期望的理想水平。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明针对上述技术问题，发明一种多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，采用多元素掺杂改性的碳对锂离子电池正极材料进行包覆，得到多元素掺杂改性的碳均匀包覆的正极材料，该材料的导电性明显提高，循环性能和倍率性能显著提升。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包含以下操作：将锂离子电池正极材料粉末、有机碳源溶于去离子水中，锂离子电池正极材料粉末与有机碳源的质量比为1:0.05～0.08，经后续处理后，在惰性气氛下500～1000℃煅烧5～12h，得到多元素掺杂改性的碳包覆锂离子电池正极材料。

优选地，所述锂离子电池正极材料为LiCoO₂、LiMnO₂、LiFePO₄或Li_aNi_1-x-yCo_xM_yO₂中的一种，其中，所述Li_aNi_1-x-yCo_xM_yO₂中的M为Mn、Al或Ti中的中的一种，0.95≤a≤1，0≤x≤1，0≤y≤1。