[发明专利]一种锂离子电池正极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池正极及其制备方法，所述正极的活性物质为LiMn_xN_2‑XO₄，0.9≤x≤1，N选自Ni，Co，Ti，Cr，Zr，Ca，Mg，Cu，Al；所述正极包括底层，中间层和表层，所述底层活性物质的平均粒径为X1，所述中间层的平均粒径为X2，所述表层的平均粒径为X3，其中所述X1为1.5‑1.7μm，X3为2.4‑2.6μm，其中X2＝k*(n*X1+m*X3)，其中k，n，m为调整系数，k＝0.21‑0.23，n＝2.8‑3.2，m＝2.0‑2.2；所述底层的厚度为Y1，所述中间层的厚度为Y2，所述表层的厚度为Y3，其中Y2＝y*(Y1+Y3)；当所述正极的底层，中间层和表层的活性物质的平均粒径和厚度满足上述关系式时，活性物质层的涂覆性能好，各层之间应力均一，结构稳固，能够避免长时间循环导致的活性物质层结构崩塌，防止活性物质脱落，提高循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极及其制备方法。

背景技术

锂离子电池与其它二次电池相比，它具有工作电压和能量密度高、循环寿命长、体积小、重量轻，自放电率低、无记忆效应和无污染等显著优点。其中，由于锰资源丰富，价格低廉，对环境友好，安全性好，锰酸锂所具有的独特的三维隧道结构有利于锂离子的嵌入与脱出，LiMn₂O₄成为21世纪极具发展前途的绿色能源材料。近几年，对锰酸锂的研究一直是国内外开发新型锂离子电池正极材料的重点。但是该材料在循环中会发生Jahn-Teller效应而导致结构发生破坏，容量快速衰减。目前，针对尖晶石型锰酸锂所存在的这一问题，对材料进行的改性大体上有元素掺杂法和包覆法。现有技术中，已研发的活性物质有LiMn_xN_2-XO₄，0.9≤x≤1，N选自Ni，Co，Ti，Cr，Zr，Ca，Mg，Cu，Al；基本上已经解决容量衰减的问题，但是，随着充放电的进行，由于活性物质层的体积变化，活性物质层的结构容易发生崩塌，从而导致活性物质脱落，导致循环寿命降低。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池正极及其制备方法，所述正极的活性物质为LiMn_xN_2-XO₄，0.9≤x≤1，N选自Ni，Co，Ti，Cr，Zr，Ca，Mg，Cu，Al；所述正极包括底层，中间层和表层，所述底层活性物质的平均粒径为X1，所述中间层的平均粒径为X2，所述表层的平均粒径为X3，其中所述X1为1.5-1.7μm，X3为2.4-2.6μm，其中X2＝k*(n*X1+m*X3)，其中k，n，m为调整系数，k＝0.21-0.23，n＝2.8-3.2，m＝2.0-2.2；所述底层的厚度为Y1，所述中间层的厚度为Y2，所述表层的厚度为Y3，其中Y2＝y*(Y1+Y3)，其中y为调整系数，y＝1.5-1.7；当所述正极的底层，中间层和表层的活性物质的平均粒径和厚度满足上述关系式时，活性物质层的涂覆性能好，各层之间应力均一，结构稳固，能够避免长时间循环导致的活性物质层结构崩塌，防止活性物质脱落，提高循环寿命。

具体的方案如下：

一种锂离子电池正极的制备方法，所述正极的活性物质为LiMn_xN_2-XO₄，0.9≤x≤1，N选自Ni，Co，Ti，Cr，Zr，Ca，Mg，Cu，Al；所述正极包括底层，中间层和表层，所述底层活性物质的平均粒径为X1，所述中间层的平均粒径为X2，所述表层的平均粒径为X3，其中所述X1为1.5-1.7μm，X3为2.4-2.6μm，其中X2＝k*(n*X1+m*X3)，其中k，n，m为调整系数，k＝0.21-0.23，n＝2.8-3.2，m＝2.0-2.2；所述底层的厚度为Y1，所述中间层的厚度为Y2，所述表层的厚度为Y3，其中Y2＝y*(Y1+Y3)，其中y为调整系数，y＝1.5-1.7；其中具体包括：

1)向真空搅拌釜中加入溶剂，加入粘结剂和导电剂，搅拌均匀，加入平均粒径为X1的活性物质，抽真空搅拌均匀，得到底层浆料；