[发明专利]正极材料及其制备方法、正极极片和锂离子电池

说明书

本发明提供了正极材料及其制备方法、正极极片和锂离子电池。正极材料包括：基体材料；石墨烯包覆层，包覆所述基体材料；其中，所述基体材料为富锂锰基材料。外层的还原氧化石墨烯层可以有效的抑制正极与电解液界面上的副反应从而提高器件的首圈库伦效率与循环稳定性；并且还原氧化石墨烯层可以有效地降低正极的串联电阻，并提高材料的通过对锂离子正极材料的改性，得到的复合材料具有较高的锂离子传输速率，并且阻抗较小。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，更具体地，涉及正极材料及其制备方法、正极极片和锂离子电池。

背景技术

当今电子行业已经不再局限于手表、笔记本这些小型电动产品，而是朝着大容量、高能量密度的电动汽车行业发展。因此，对它的要求自然也越来越高。最近，层状富锂锰基氧化物可以达到200mAh/g以上的比容量，再加上其具有电压稳定性及良好的循环寿命等特点可被期望为给混合动力电动汽车和纯电动汽车提供能量的候选者。

然而层状富锂锰基氧化物正极材料也有一些弊端，例如在电化学测试过程中压降严重，放电容量衰减，以及较差的倍率性能。为了改善这些问题，人们现在主要通过包覆、掺杂、控制颗粒形貌等手段对其进行改性。在这些改性方法中，表面包覆可以改善层状富锂锰基正极材料中存在的问题。目前包覆使用的材料一般有氧化物、氟化物以及磷酸盐等，包覆确实可以改善材料的循环稳定性，但是表面的涂层材料导电性较差，因此会导致较差的倍率性能。

发明内容

本发明采用一种独特的核-壳结构进行了石墨烯包覆富锂锰基正极材料。该核-壳结构的核为富锂锰基正极材料，壳层为高温还原的氧化石墨烯,外层的还原氧化石墨烯能够为改性正极材料提供足够高的电子传导率。

本发明提供了一种正极材料，包括：基体材料、还原的氧化石墨烯，其中，所述氧化石墨烯包覆基体材料是通过改变基体体材料的表面的电荷与石墨烯通过正负电位的静电作用，使得GO贴附在LLO的表面上。

本发明提供了一种正极材料，包括：基体材料；石墨烯包覆层，包覆所述基体材料；其中，所述基体材料为富锂锰基材料。

在上述正极材料中，其中，所述正极材料为核壳结构，核为所述基体材料，壳为所述石墨烯包覆层。

在上述正极材料中，其中，所述石墨烯包覆层包括高温还原的氧化石墨烯。

在上述正极材料中，其中，所述基体材料与所述石墨烯包覆层通过静电作用结合。

本发明还提供了一种正极极片，包括：集流体；活性物质层，设置在所述集流体上；其中，所述活性物质层包括上述正极材料。

本发明还提供了一种锂离子电池，包括上述正极极片。

本发明还提供了一种制备正极材料的方法，包括：称取富锂锰基材料并分散于表面活性剂的溶液中，搅拌，得到基体溶液；将氧化石墨烯溶液在超声波下超声后，将溶液逐滴加入到所述基体溶液中，得到混合溶液；将所述混合溶液移入水浴锅水浴反应，过滤干燥，退火，得到所述正极材料。

在上述方法中，其中，所述表面活性剂包括C₃₈H₈₀BrN。

在上述方法中，其中，所述退火包括在400℃的条件下退火5h。

在上述方法中，其中，所述水浴反应包括在60℃的条件下水浴反应12h。

本发明的优点是：工艺方法简单，可以实现规模化制备和生产；外层的还原氧化石墨烯层可以有效的抑制正极与电解液界面上的副反应从而提高器件的首圈库伦效率与循环稳定性；并且还原氧化石墨烯层可以有效地降低正极的串联电阻，并提高材料的通过对锂离子正极材料的改性，得到的复合材料具有较高的锂离子传输速率，并且阻抗较小。

附图说明