[发明专利]正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池

说明书

本发明提供了正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池。锂离子电池正极材料包括：四元正极材料、第一包覆层、第二包覆层，第一包覆层包覆在四元正极材料的表面，第二包覆层包覆在第一包覆层的表面；第一包覆层包括钴‑钨氧化物的共包覆层，第二包覆层包括镧‑硼氧化物的共包覆层。本申请的锂离子电池正极材料的第一包覆层可以与四元正极材料表面的残碱发生反应，减少副反应；另外，钴和钨的电子导电性优于四元正极材料的电子导电性，因此该第一包覆层还可以提高材料表面的电子导电性，同时，第二包覆层在四元正极材料表面形成一层膜状保护层，可有效抑制四元正极材料与电解液接触产生不良反应，从而使材料循环性能得到明显改善。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池在手机、电脑、汽车、储能等领域的广泛应用，人们对电池的安全性、能量密度和循环稳定性能的需求越来越高。这种电池中最具代表性的就是正极和负极中的锂离子在嵌入与脱嵌时化学电位的变化而产生电能的锂二次电池(LIBs)。而正极材料对LIBs的性能有直接主导的作用，因此许多研究人员致力于实现容量大、充电/放电速度快、循环寿命长的可进行锂离子可逆的嵌入与脱嵌的正极材料。

超高镍四元单晶正极材料被认为是最具有开发前景的正极材料，研究表明其容量高，但是循环稳定性较差，材料导电性较低。目前对锂离子电池正极材料进行表面包覆是最有效的改性方法之一，但是传统包覆工艺包覆不均匀，同时降低了材料的导电性，包覆效果不佳。

发明内容

本发明的主要目的在于提供正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池，以解决现有技术中正极材料容易与电解液接触发生副反应，从而降低材料的导电性、影响材料的使用寿命的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂离子电池正极材料，锂离子电池正极材料包括：四元正极材料、第一包覆层、第二包覆层，第一包覆层包覆在四元正极材料的表面，第二包覆层包覆在第一包覆层的表面；第一包覆层包括钴-钨氧化物的共包覆层，第二包覆层包括镧-硼氧化物的共包覆层。

进一步地，钴、钨、四元正极材料的质量比为0.003～0.009:0.001～0.003:1；优选镧、硼、正极材料的质量比为0.001～0.003:0.001～0.003:1。

进一步地，第一包覆层的厚度为5～10nm；优选第二包覆层的厚度为5～10nm，锂离子电池正极材料的粒径为5～12μm。

进一步地，四元正极材料的通式为LiNi_xCo_yMn_zAl_(1-x-y-z)O₂，其中，0.9＜x＜1、0＜y＜0.05、0＜z＜0.05，0＜x+y+z＜1，优选四元正极材料中还具有掺杂元素。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种上述锂离子电池正极材料的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，在第一含氧气气氛下，将包括四元正极材料与钴源、钨源的第一混合物进行第一煅烧，得到钴-钨氧化物共包覆的正极材料；步骤S2，在第二含氧气气氛下，将钴-钨氧化物共包覆的正极材料与镧源、硼源的第二混合物进行第二煅烧，得到锂离子电池正极材料。

进一步地，第一煅烧的温度高于第二煅烧的温度，优选第一煅烧的温度为550～650℃；优选第二煅烧的温度为250～350℃。

进一步地，第一煅烧的时间为4～8h，优选第二煅烧的时间为4～8h。

进一步地，钴源选自氢氧化钴、氧化钴中的一种或多种；优选钨源选自二氧化钨、三氧化钨中的一种或多种；优选钴源中的钴、钨源中的钴钨、四元正极材料的质量比为0.003～0.009:0.001～0.003:1。