[发明专利]锂电池正极材料、其制造方法及应用此材料的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明是涉及一种电极材料，且特别是涉及一种用于锂二次电池的正极 电极材料。

背景技术

锂电池为二次电池(即可充电式电池)的一种，其主要是由锂合金氧化物 的正极、液态有机电解液或固态电解质以及作为负极的碳材所组成。目前锂 电池的应用主要在于如移动电话、笔记本型计算机、数码相机、摄影机等3C 用品，以作为供应上述3C产品所需的高能量密度的电源来源。

然而，对于较上述3C用品具有更高功率的应用，例如是电动车以及手 工具等应用，锂二次电池的应用则尚未成熟，其原因在于目前锂二次电池中 所应用的锂金属氧化物的正极电极材料具有导电度过低的问题，故于高放电 电流时将遭遇材料内部电位不足的问题，因而使得锂二次电池中锂离子的嵌 入/嵌出时降低了材料的使用性，进而劣化了锂电池的高电流的充放电能力以 及其循环寿命。

因此，便需要一种导电度更为提升的正极材料，以提升锂二次电池的寿 命以及充放电能力，进而改善其于高功率方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电度更为提升的正极材料，以提升锂二次 电池的寿命以及充放电能力，进而改善其于高功率方面的应用。

因此，本发明提供了一种锂电池正极材料、锂电池正极材料的制造方法 及应用上述锂电池正极材料的锂二次电池。

依据一实施例，本发明提供了一种锂电池正极材料，包括：

一多孔性锂氧化物微米粒子，其中该多孔性锂氧化物微米粒子包括：多 个多孔性锂氧化物纳米粒子，这些多孔性锂氧化物纳米粒子内设置有一第一 导电层；一孔洞，由这些多孔性锂氧化物纳米粒子于连结后所限定而成；一 第二导电层，至少包覆于这些多孔性锂氧化物纳米粒子之一的表面并接触该 第一导电层，以于所述多孔性锂氧化物微米粒子中形成3-D导电网络；以及 一导电纤维，连结所述第二导电层。此多孔性锂氧化物微米粒子内具有多个 纳米锂氧化物粒子、纳米多孔通道与纳米3-D导电网络所组成，外具有一导 电纤维连接成外第二导电层。

依据一实施例，本发明提供了一种锂二次电池，包括：

一正极，包括前述的锂电池正极材料；一负极；以及一离子传导层，夹 置于所述正极与所述负极之间。

依据一实施例，本发明提供了一种锂电池正极材料两阶段煅烧的制造方 法，包括：

提供包括锂离子前驱物、磷酸盐前驱物以及铁离子前驱物之一混合粉 末，其中该混合粉末包括多个多孔性纳米粒子；混合该混合粉末与水以形成 一第一浆料；造粒锻烧该第一浆料以形成一第一类球形前驱物；混合该第一 类球形前驱物、导电材料及水以形成一第二浆料；造粒锻烧该第二浆料以形 成多个多孔性锂氧化物微米粒子；以及混合这些多孔性锂氧化物微米粒子、 一导电碳材与一粘结剂，以形成该锂电池正极材料。

本发明通过使用经改质的磷酸锂铁作为正极材料，其具有较多的表面 积、较小的孔径大小、较低的电阻值以及适当的导电材料覆盖情形，因而有 利于提升磷酸锂铁结构的电子导电性、改善锂离子的扩散路径并较易使得添 加有电解质溶液时使充满孔洞以利离子传导并通过增加表面积而增加反应面 积与反应机会。

使用本发明的正极材料的锂二次电池中，由于正极材料的结构中多孔性 锂金属氧化物微米粒子所建构成的多孔隙导电结构，因而具有极佳的电性表 现，利于高电流放电，也即利于高功率的应用，并适用于高功率值的充放电 应用，因而显现出本发明中经改质的磷酸锂铁正极材料具有良好导电度，进 而可更容易导出电子以及使得锂离子较易脱离磷酸锂铁晶体。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特 举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为一示意图，显示了依据本发明一实施例的锂二次电池正极结构的 剖面情形；

图2为一示意图，显示了依据本发明一实施例的正极材料的结构；

图3为一示意图，显示了图2中正极材料中所含导电粒子的结构；

图4a、4b与4c为一系列示意图，分别显示了依据本发明一实施例中正 极材料的晶体结构；

图5为一示意图，显示了依据本发明一实施例的锂二次电池；

图6为一示意图，显示了依据本发明另一实施例的锂二次电池；