[发明专利]锂电池正极活性材料及其制备方法和锂电池

说明书

本发明公开了一种锂电池正极活性材料及其制备方法和锂电池，该正极材料包含化学式为Li_xM_yO_z的含锂化合物颗粒，其中，0.02≤x≤2.2，1≤y≤2，1.4≤z≤4，M为Co、Mn、Ni、Al、Ti、Ta、Nb、V、Fe和Si中的一种或多种，所述含锂化合物颗粒的表面具有纤维素包覆层。在充放电过程中起到一种保护作用，纤维素包覆层能够防止材料与电解液的接触，抑制高压下电解液的分解和表面副反应发生，减少材料表面离子的溶解析出，有效提高材料的结构稳定性。同时改善材料的高温存储性能，提高电压下的循环稳定性和库伦效率。本发明提供的制备方法工艺步骤简易，能方便快速制得具有纤维素包覆的正极活性材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种锂电池正极活性材料及其制备方法和锂电池。

背景技术

锂离子二次电池与其它的可充电的电池体系相比，具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长、能量密度高等优点，目前已广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑等移动终端产品。近年来，出于对环境保护方面的考虑，电动汽车在各国政府和汽车制造商的推动下得到了迅速的发展，而锂离子二次电池凭借其优良的性能成为新一代电动汽车的理想动力源。

目前，人们关注的锂离子二次电池的正极材料大致可分为三类：以钴酸锂(LiCoO₂)为代表的层状型材料，以磷酸铁锂(LiFePO₄)为代表的橄榄石型材料和以锰酸锂(LiMn₂O₄)为代表的尖晶石结构材料。

尽管锂电池早在1991年就已经成功的商业化，但是对于目前现有的材料，其安全性和循环稳定性还需要进一步提高。尤其是对于高电压正极材料，比如高电压钴酸锂和高电压尖晶石镍锰酸锂。在循环过程中，由于电解液与正极材料相互作用，使正极材料表面丢氧，材料表面发生溶解，最终导致活性物质减少。

为了提升正极材料的循环稳定性，研究者多采用离子掺杂、表面包覆和结构调控等办法来改善材料的性能。其中，表面包覆的主要目的是为了隔绝活性物质与电解液的直接接触，从而抑制不良副反应的发生，进而抑制材料表面结构的衰退和活性金属离子的溶解，而且表面包覆层还能够在一定程度上抑制充放电过程中材料晶格参数的改变，从而提升材料的电化学性能。表面包覆层主要包括氧化物、磷酸盐以及活性电极材料等。但是表面包覆工序相对复杂，成本提升，目前现有的工艺复杂且条件苛刻，不利于大规模工业化生产。

发明内容

针对上述的不足，本发明目的之一在于，提供一种制备过程简单，能够显著提升电化学性能的锂电池正极活性材料。

本发明目的之二在于，提供一种上述锂电池正极活性材料的制备方法。

本发明目的之三在于，提供一种上述锂电池正极活性材料应用于锂离子二次电池正极。

本发明目的之四在于，提供一种上述锂电池正极活性材料应用于锂离子二次电池。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种锂电池正极活性材料，其特征在于，其包含化学式为Li_xM_yO_z的含锂化合物颗粒，其中，0.02≤x≤2.2，1≤y≤2，1.4≤z≤4，M为Co、Mn、Ni、Al、Ti、Ta、Nb、V、Fe和Si中的一种或多种，所述含锂化合物颗粒的表面具有纤维素包覆层。

一种锂电池正极活性材料制备方法，其包括以下步骤：

(1)将纤维素、含锂化化合物颗粒和溶剂进行均匀混合，获得混合物；

(2)对所述混合物进行抽滤，离心或直接干燥；