[发明专利]复合包覆改性锂离子电池正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合包覆改性锂离子电池正极材料及其制备方法和应用，包括基体材料，所述基体材料为锂离子电池正极材料；以及形成于所述基体材料表面的复合包覆层，所述复合包覆层含有第一组分和第二组分，其中，所述第一组分为氧化硼负载碳纳米管和石墨烯的复合，所述第二组分为氟化锂。该复合包覆改性锂离子电池正极材料利用氧化硼负载碳纳米管和石墨烯的复合粉末(B‑CNTs/GR粉末)协同氟化锂包覆对锂离子电池正极材料进行改性，通过氧化硼与氟化锂复合构建三维包覆层，改善锂离子电池正极材料在高电压下的倍率性能和高温性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种复合包覆改性锂离子电池正极材料及其制备方法，还涉及该复合包覆改性锂离子电池正极材料在制备锂离子电池中的应用。

背景技术

锂离子电池(Lithium-ion battery，简称LIBs)是一种可重复充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。其作为一种高效的绿色循环使用能源，具有工作电压高、比能量高、体积小、重量轻、寿命长等许多优点。

正极材料是LIBs中最关键的组成部分之一，其性能的优劣直接制约了LIBs的性能。目前用作锂离子电池的正极材料主要常见的有：钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)和三元材料等。已有研究表明，通过包覆提高锂离子电池正极材料性能是目前最有效的方法之一，目前常用的包覆材料主要有碳材料(如碳纳米管、石墨烯等)、金属氧化物、快离子导体等。已有研究表明利用碳纳米管和石墨烯协同包覆钴酸锂正极材料，通过碳纳米管和石墨烯交替分散在钴酸锂颗粒的表面，形成三维纳米导电网络，能够提高复合材料的电化学性能，特别是大倍率下的比容量、循环稳定性和倍率性能；但该方案制得的钴酸锂材料在高电压下的首次效率及高温稳定性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种复合包覆改性锂离子电池正极材料，利用氧化硼负载碳纳米管和石墨烯的复合粉末(B-CNTs/GR粉末)协同氟化锂包覆对锂离子电池正极材料进行改性，通过氧化硼与氟化锂复合构建三维包覆层，改善锂离子电池正极材料在高电压下的倍率性能和高温性能。

提高锂离子电池正极材料的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种复合包覆改性锂离子电池正极材料，包括：

基体材料，所述基体材料为锂离子电池正极材料；

以及形成于所述基体材料表面的复合包覆层，所述复合包覆层含有第一组分和第二组分，其中，所述第一组分为氧化硼负载碳纳米管和石墨烯的复合，所述第二组分为氟化锂。

进一步方案，所述锂离子电池正极材料选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料中的至少一种；

优选地，所述锂离子电池正极材料选自钴酸锂。

进一步方案，所述复合包覆层的厚度在10nm-200nm之间。

本发明进一步提供了一种复合包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

提供B-CNTs/GR粉末：将碳纳米管酸化处理后，与石墨烯、氧化硼充分分散后，于绝氧条件下高温处理，获得氧化硼负载碳纳米管和石墨烯的复合粉末，即B-CNTs/GR粉末；

将所述B-CNTs/GR粉末、氟化锂和锂离子电池正极材料充分混合、烧结，制得复合包覆改性锂离子电池正极材料。

进一步方案，所述碳纳米管为平均直径在15-25nm的多壁碳纳米管。

进一步方案，所述高温处理的温度为400-500℃，保温时间为2-3h。