[发明专利]复合正极材料及其制备方法、应用和锂离子电池

说明书

本申请涉及一种复合正极材料及其制备方法、应用和锂离子电池，属于电池技术领域。一种复合正极材料，包括正极材料层和包覆在正极材料层表面的补锂层，补锂层包括纳米金属和纳米锂盐，其中，纳米金属选自Ni、Co、Mn、Fe、Cu、Pb、Ru及Mo中的至少一种，纳米锂盐选自Li₂O、LiF、Li₂S及Li₃PO₄中的至少一种。上述复合正极材料首次充电过程中，纳米金属和纳米锂盐发生反应生成金属化合物和锂，金属化合物能够改善正极材料和电解液之间的界面稳定性，抵御电解液中氟化氢对复合正极材料的腐蚀，提升电池的循环性能；同时锂能够起到补锂的作用，提高电池的首次库伦效率。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种复合正极材料及其制备方法、应用和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、功率性能好、循环寿命长等优点，已被广泛应用于消费类电子产品、电动汽车以及储能等领域。锂离子电池首次充电过程中，负极表面会形成由锂盐所组成的钝化膜，即SEI膜，造成首次不可逆容量损失。为了提升首效，弥补首次充放电过程中因负极SEI膜形成而导致的活性锂损失，需要采用补锂材料对电池进行补锂。但传统的补锂材料脱锂后会残留不导电的金属氧化物，而使电池的循环性能较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提升循环性能的复合正极材料。

此外，还提供了一种复合正极材料的制备方法及应用和锂离子电池。

一种复合正极材料，包括正极材料层和包覆在所述正极材料层表面的补锂层，所述补锂层包括纳米金属和纳米锂盐，其中，所述纳米金属选自Ni、Co、Mn、Fe、Cu、Pb、Ru及Mo中的至少一种，所述纳米锂盐选自Li₂O、LiF、Li₂S及Li₃PO₄中的至少一种。

上述复合正极材料包括正极材料和包覆在正极材料的补锂层，补锂层包括纳米金属和纳米锂盐，首次充电过程中，纳米金属和纳米锂盐发生反应生成金属化合物和锂，金属化合物包覆层能够起到物理阻挡层的作用，避免正极材料界面与电解液直接接触，减少正极界面副反应的发生，改善正极材料和电解液之间的界面稳定性，抵御电解液中氟化氢对复合正极材料的腐蚀，提升电池的循环性能；同时锂能够起到补锂的作用，提高电池的首次库伦效率。

在其中一个实施例中，所述纳米金属与纳米锂盐的摩尔比为0.1:1～2:1。

在其中一个实施例中，所述纳米金属与所述纳米锂盐的总质量为所述正极材料的质量的0.5％～2.5％。

在其中一个实施例中，所述正极材料选自钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、锰酸锂及磷酸铁锂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述纳米金属的粒径范围为5nm～30nm。

在其中一个实施例中，所述纳米锂盐的粒径范围为2nm～20nm。

一种复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将纳米金属、纳米锂盐与有机溶剂混合均匀，得到混合液；

将正极材料加入所述混合液中进行搅拌，直至所述有机溶剂挥发完全，得到固体混合物；

在保护气体的气氛下，将所述固体混合物进行煅烧，得到复合正极材料。

一种锂离子电池，包括上述的复合正极材料或者上述的复合正极材料的制备方法制得的复合正极材料。

上述的复合正极材料或者上述的复合正极材料的制备方法制得的复合正极材料在制备锂离子电池中的应用。

在其中一个实施例中，在2V以上的充电电压下，所述复合正极材料中的所述纳米金属和所述纳米锂盐发生反应。