[发明专利]表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是一种表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

随着手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子设备的日益小型化、轻薄化，市场对锂离子电池的能量密度、安全性能和循环寿命的要求不断提高。

锂离子电池一般包括：正极片、负极片、间隔于正负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，正极片包括正极集流体和分布在正极集流体上的正极材料，负极片包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极材料。目前，常用的锂离子电池正极材料有LiCoO₂、LiNiCoO₂、LiMn₂O₄和LiNiCoMnO₂等。

但是，上述正极材料都有各自的缺点：LiCoO₂充电电压超过4.2V后结构不稳定，安全性变差；LiNiCoO₂的结构不稳定，对电解液具有极强的氧化性；LiMn₂O₄的高温性能不好；LiNiCoMnO₂的结构不稳定，高温存储性能不好。因此，需要对这些正极材料进行改性处理。对正极材料进行表面包覆处理是最有效的改性方法之一：将少量的氧化物均匀地沉积在正极材料的表面，可以在不损失材料比容量的前提下有效提高正极材料的结构稳定性，阻止正极材料与电解液发生副反应，因此可以提高锂离子电池的能量密度、安全性能和充放电循环稳定性。

现有技术已揭示了多种表面包覆正极材料及其制备方法，如，美国专利US 7,445,871揭示了通过液相法制备包覆材料，然后将干燥后的包覆材料与正极材料混合烧结，形成表面包覆正极材料。但是，上述方法制备表面包覆正极材料时，包覆材料不能均匀包覆于正极材料的表面，影响了锂离子电池的能量密度、安全性能和充放电循环稳定性。又如，中国发明专利申请CN 200310122880.1揭示了将正极材料、金属化合物和锂化合物一起加入溶剂中形成类溶胶，然后烘干焙烧得到表面包覆LiMeO₂的正极材料。但是，上述方法的过程难以控制，所得到的产品一致性无法保证。再如，中国发明专利申请CN200510034893.2则采用有机溶胶法对LiCoO₂表面进行包覆，虽然能够得到表面均匀包覆的正极材料，但是过程控制复杂且所用到的酞酸酯、硅酸脂等材料价格昂贵，不利于提升锂离子电池的性价比。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种简易、可靠的表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将碱性物质溶解于溶剂中形成溶液，将可溶性盐在搅拌情况下投入溶液中，形成溶胶；

(2)将含锂正极材料投入溶胶中并搅拌，使水解产物均匀沉淀吸附于含锂正极材料的表面；

(3)将表面吸附有水解产物的含锂正极材料烘干；以及

(4)将烘干后的含锂正极材料进行焙烧，形成表面包覆氧化物的含锂正极材料。

本发明表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法充分结合了液相法和固相法的优点，简易、可靠，可使锂离子电池正极材料的表面被氧化物均匀包覆，且表面包覆氧化物的正极材料的克容量并没有降低。使用根据本发明制备方法制得的表面包覆氧化物的正极材料的锂离子电池在高电压下的放电比容量、循环性能和安全性能都有显著提高。

作为本发明表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法的一种改进，步骤(1)中，所述可溶性盐为Al、Si、Ti或Zr的可溶性盐。

作为本发明表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法的一种改进，所述含锂正极材料表面包覆的氧化物为Al₂O₃、SiO₂、TiO₂或ZrO₂。

作为本发明表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法的一种改进，步骤(1)中，所述溶剂为水，或能与水混溶的有机溶剂，或水和能与水混溶的有机溶剂的混合物。

作为本发明表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法的一种改进，所述能与水混溶的有机溶剂为醇类或酮类。

作为本发明表面包覆氧化物的锂离子电池正极材料的制备方法的一种改进，步骤(1)中所述溶剂的重量为步骤2)中加入的含锂正极材料的重量的0.1-20倍。