[发明专利]镍酸锂复合材料及其制备方法以及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍酸锂复合材料及其制备方法，以及锂离子电池。

背景技术

对锂离子电池正极活性物质的颗粒表面采用其它材料形成包覆，是现有技术中对正极活性物质进行改性的常用方法。例如，在磷酸铁锂的颗粒表面包覆一层碳可以有效解决磷酸铁锂导电性较低的问题，使包覆有碳层的磷酸铁锂具有较好的导电性。另外，现有技术已表明，在钴酸锂或其它正极活性物质颗粒表面包覆磷酸铝可以提高锂离子电池正极的热稳定性(请参阅文献“Correlation between AlPO₄ nanoparticle coating thickness on LiCoO₂ cathode and thermal stablility”J.Cho，Electrochimica Acta 48(2003)2807-2811及专利号为7,326,498的美国专利)。

现有技术中用磷酸铝包覆正极活性物质的方法是先制备磷酸铝颗粒分散于水中形成的分散液，并将正极活性物质颗粒加入这种制备好的磷酸铝颗粒的分散液中，通过吸附的作用使磷酸铝颗粒吸附在正极活性物质大颗粒表面，再将分散液中的水蒸干，并在700℃下热处理，形成表面具有磷酸铝颗粒的正极活性物质。

然而，由于磷酸铝不溶于水，磷酸铝颗粒在水中分散时可能形成团聚，并且当将大量正极活性物质加入磷酸铝分散液中时，先加入的正极活性物质吸附大量磷酸铝颗粒，后加入的正极活性物质颗粒则可能吸附不到足够的磷酸铝颗粒。请参阅图8，即使能够很好的包覆，上述方法决定该产物20从微观上看是磷酸铝以小颗粒22的形态分布在正极活性物质大颗粒24表面，并非一层均匀磷酸铝物质层。因此，通过上述方法在正极活性物质表面形成的磷酸铝包覆层不够均匀，无法保证每个正极活性物质表面均能够均匀的包覆一层磷酸铝，从而使应用该正极活性物质的锂离子电池循环性能不好，使该方法难以大规模工业化应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够在镍酸锂颗粒表面形成均匀磷酸铝包覆层的方法，及具有该磷酸铝包覆层的镍酸锂复合材料，以及应用该镍酸锂复合材料的锂离子电池。

一种镍酸锂复合材料，其包括正极活性物质颗粒及包覆于该正极活性物质颗粒表面的磷酸铝层，该正极活性物质颗粒的材料由化学式Li_xNi_1-yM_yO₂表示，其中0.1≤x≤1.1，0≤y＜1，M选自碱金属元素、碱土金属元素、第13族元素、第14族元素、过渡族元素及稀土元素中的一种或多种。

一种镍酸锂复合材料的制备方法，其包括：提供硝酸铝溶液；将待包覆的正极活性物质颗粒加入该硝酸铝溶液中，形成混合物，该正极活性物质颗粒的材料由化学式Li_xNi_1-yM_yO₂表示，其中0.1≤x≤1.1，0≤y＜1，M选自碱金属元素、碱土金属元素、第13族元素、第14族元素、过渡族元素及稀土元素中的一种或多种；将磷酸盐溶液加入该混合物进行反应，在该正极活性物质颗粒表面形成磷酸铝层；以及热处理该表面具有磷酸铝层的正极活性物质颗粒。

一种锂离子电池，其包括正极，该正极包括上述镍酸锂复合材料。

相较于现有技术，本发明避免了由于固固混合产生的吸附不均匀，导致磷酸铝包覆不均的现象，适合大规模工业化应用。另外，本发明可在正极活性物质颗粒表面生成一层厚度均匀且连续的磷酸铝层，而非将磷酸铝颗粒堆积在正极活性物质颗粒表面，因此具有更好的电化学性能。

附图说明

图1为本发明实施例磷酸铝包覆正极活性物质的结构示意图。

图2为本发明实施例磷酸铝包覆钴酸锂的扫描电镜照片。

图3为本发明实施例磷酸铝包覆钴酸锂的透射电镜照片。

图4为本发明实施例磷酸铝包覆的钴酸锂的循环性能测试曲线。

图5为对比实验的高倍放大的磷酸铝包覆钴酸锂的扫描电镜照片。

图6为对比实验的低倍放大的磷酸铝包覆钴酸锂的扫描电镜照片。

图7为对比实验的磷酸铝包覆的正极活性物质的循环性能测试曲线。

图8为现有技术的磷酸铝包覆正极活性物质的结构示意图。

主要元件符号说明

正极复合材料颗粒  10

正极活性物质颗粒  12

磷酸铝层          14

产物              20