[发明专利]一种氟硅烷包覆的复合正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种氟硅烷包覆复合正极材料及其制备方法和应用。复合正极材料为正极材料表面包覆氟硅烷；所述氟硅烷与正极材料的质量比为0.1～5:95～99.9。本发明包覆后的复合正极材料在可逆比容量、循环性能及存储稳定性等性能方面得到了显著提升。本发明制备工艺简单、所需制备条件温和、成本易控。制备的高性能正极材料广泛适用于锂离子电池、固态锂电池正极中，对降低正极材料存储、涂布等后续工艺成本具有较大的意义。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种氟硅烷包覆复合正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

由于锂离子电池能量密度高、循环寿命长、倍率性能优异已在便携式电子产品、新能源汽车、分布式储能、航空航天等领域得到普遍的应用。目前，制约锂离子电池能量密度进一步提高关键是如何提升正极材料比容量、工作电压窗口，研究人员为此做了大量研究和开发工作。近年来，由于xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Mn,Co,Ni；0≤x≤1.0)、LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(0＜x≤0.9，0＜y＜1.0，0＜x+y＜1.0)系列正极材料的高比容量、宽电压窗口、低成本、低毒性等特点，受到了广泛关注，被认为是最有前景的下一代高性能锂离子电池正极材料。

目前，为了提高Li[Ni,Co,Mn]O₂正极材料的电化学性能，主要针对提升材料的循环性能，在材料表面包覆SiO₂(ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8,18439)、Co₃O₄(Electrochim.Acta,2016,210，548)、CeO₂(J.Power Sources,2015,281,370)、Al₂O₃(J.Alloys Compd.,2014,611,135)，包覆层抑制了HF对过渡金属离子的溶解作用以及提升了材料的热稳定性能。在材料表面包覆一层Li₂Si₂O₅(J.Alloys Compd.,2016,674,447)，增加了材料的可逆比容量，这是因为Li₂Si₂O₅也具有一定的储锂能力。但以上研究没有涉及环境湿度对正极材料性能的影响，三元正极材料在空气中长期储存过程中，由于空气潮湿等不良条件，正极材料表面吸收较多的结晶水，引起充放电过程中电解液在电极表面的分解，大量的电解液分解产物覆盖在正极材料的表面，对材料产生腐蚀，引起过渡金属元素的溶解，导致可逆容量的降低。现有技术对该问题的解决方案研究较少。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种氟硅烷包覆的复合正极材料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种氟硅烷包覆的复合正极材料，复合正极材料为正极材料表面包覆氟硅烷；所述氟硅烷与正极材料的质量比为0.1～5:95～99.9，进一步优选为0.5～2:98～99.5。

所述复合正极材料为氟硅烷溶于溶剂中形成溶液，将正极材料加入该溶液中混匀后干燥，即得。

所述氟硅烷在溶剂中的分散稀释按质量计浓度为1～10wt％，进一步优选为5～8wt％。

所述氟硅烷分子式为(RO)_x-Si-R’F，其中，R＝CH₃-,CH₃CH₂-或C₆H₅-；x＝1～3的整数；R’＝(CF₂)_n-，n＝1-8。