[发明专利]一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料及其制备方法；属于高性能电池开发技术领域。所述锂离子电池正极材料上包覆有有机螯合材料；且有机螯合材料上的配位体与正极材料表面接触；所述有机螯合材料由乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸‑2‑氰乙酯、4‑乙烯基吡啶、N‑乙烯基甲酰胺、甲基丙烯酸氰乙酯、N‑异丙基丙烯酰胺中至少一种聚合而成。其制备方法为：将按设计组分配取的有机螯合材料的单体和锂离子电池正极材料粉末置于液体中混合均匀后，经聚合反应和/或缩合反应，经干燥处理后，得到包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料。本发明电池材料组分设计合理、制备工艺简单可控，所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料及其制备方法；属于高性能电池开发技术领域。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境友好等优点，成为最有前景、最具潜力的储能介质。当前，开发新型的高电压正极材料是提高锂离子电池能量密度和功率密度的有效手段，如镍锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、富锂锰基正极材料等。但是，在高电压下电解液与正极材料表面会发生严重的副反应，正极材料内部的过渡金属离子溶出速率增大，过渡金属离子的不可逆损失导致正极活性材料结构失稳，影响高电压正极材料的电化学性能。而溶出的过渡金属离子会通过电解液沉积在负极表面，催化锂盐和溶剂分子的氧化分解以及锂的消耗，破坏负极侧的固态电解质界面，从而使得电池阻抗增大，造成不可逆的容量衰减。

目前，为解决过渡金属离子溶出问题，通常采用表面包覆的方式来提高正极材料的电化学性能，如碳材料和无机材料。但是在高温和高电压下，碳材料或无机材料包覆层会因为活性材料晶格的体积膨胀收缩变化过大而脱落，正极活性材料在电解液中的溶解仍然严重，单一功能的包覆层无法同时实现对过渡金属离子溶出沉积以及正极活性材料结构转变的保护，电池循环性能仍未得到较大的改善。

因此，鉴于以上原因，确有必要对正极材料进行表面改性，提供一种高电压正极材料的多功能表面包覆材料。

发明内容

本发明旨在提供一种锂离子电池高电压正极材料,其包括高电压正极材料和包覆于所述正极材料表面的有机螯合层。本发明通过以下方案实现。

本发明一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料；所述锂离子电池正极材料上包覆有有机螯合材料；且有机螯合材料上的配位体与正极材料表面接触；所述有机螯合材料由乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸-2-氰乙酯、4-乙烯基吡啶、丙烯腈、N-乙烯基甲酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、N-异丙基丙烯酰胺中至少一种聚合而成。

本发明一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料；有机螯合材料的包覆质量分数为1-50wt％。其中优选地，有机螯合材料的包覆质量分数为1-10wt％、进一步优选为1-5wt％、更进一步优选为1-3wt％。在本发明中包覆质量分数的计算方法为：有机螯合材料单体的质量/锂离子电池正极材料的质量*100％。

本发明一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料；当锂离子电池正极材料为LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂时；所用有机螯合材料的单体优选为乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯。

本发明一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料的制备方法；将按设计组分配取的有机螯合材料的单体和锂离子电池正极材料粉末置于液体中混合均匀后，经聚合反应和/或缩合反应，经干燥处理后，得到包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料。

本发明一种包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料的制备方法；将按设计组分配取的有机螯合材料的单体和锂离子电池正极材料粉末置于无水液体中混合均匀后，加入引发剂，在搅拌的条件下发生聚合反应和/或缩合反应，然后，脱除液体，经干燥处理后，得到包覆强电负性有机物层改性锂离子电池正极材料。