[发明专利]锂二次电池正极材料以及使用该正极材料的二次电池

说明书

技术领域

本申请涉及锂二次电池中使用的正极材料以及制备该正极材料的方法。

背景技术

高油价和对温室气体减排呼声的日益高涨使世界各国日益关注电动汽车的发展，电池作为电动汽车的“心脏”，其性能决定了电动汽车的加速性能、行驶里程及使用寿命。

锂离子电池相对铅酸、镍镉/镍氢等电池具有更高的能量密度，由此使得锂离子电池成为最有应用前景的电动汽车用储能电池。据摩根大通(JP Morgan)预测，电动车用锂离子电池市场将以每年50％的速度增长。

为了提高电动汽车的加速性能(大电流输出)和快速充电(大电流输入)性能，迫切需要开发出一种可以实现大电流输入/输出的电池。由于电池的充放电速度是由电池的电极材料的性能决定的，因此目前的研究集中于开发出能够提高电池的充放电性能，同时提高电池的循环性能的电极材料。

发明内容

本发明的发明人发现：在锂二次电池的正极材料中引入特定价态形式的铬(离子)，能够显著提高锂二次电池正极材料的倍率性能；同时发明人还发现，通过在锂二次电池正极材料中，引入特定价态形式的铬(离子)，还能够提高二次电池的循环性能。

一方面，本发明提供了一种用于锂离子二次电池的正极材料，包括

锂离子正极材料，和

含有铬离子的铬化合物，

其中所述铬离子中含有六价铬离子。

另一方面，本发明提供了制备用于锂离子二次电池的锂离子电池正极材料的方法，包括

(a).提供含铬离子的铬化合物；

(b).将所述铬化合物与锂离子正极材料混合，得到混合的锂离子二次电池的正极材料；

(c).任选地，将所述锂离子二次电池的正极材料进行灼烧/煅烧；

其中所述铬离子中含有六价铬离子。

另一方面，本发明提供了制备用于锂离子二次电池的锂离子电池正极材料的方法，包括

(a).提供含铬离子的铬化合物；

(b).将所述铬化合物与锂离子正极材料混合，得到混合的锂离子二次电池的正极材料；

(c).任选地，将所述锂离子二次电池的正极材料进行灼烧/煅烧；

(d).得到含铬离子的铬化合物包覆的正极材料；

其中所述铬离子中含有六价铬离子。

再一方面，本发明提供了锂离子二次电池，包括上述锂离子二次电池正极材料。

附图说明

图1LiMn₂O₄及六价铬包覆的LiMn₂O₄(LiMn₂O₄-CrO₃)样品10C放电倍率下的放电曲线

图2LiFePO₄及六价铬包覆的LiFePO₄(LiFePO₄-CrO₃)样品10C放电倍率下的放电曲线

图3LiNi_0.5Mn_1.5O₄及六价铬包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LiNi_0.5Mn_1.5O₄-CrO₃)样品10C放电倍率下的放电曲线

图4LiMn₂O₄及CrO_x包覆的LiMn₂O₄(LiMn₂O₄-CrOx)样品的循环曲线

图5不同处理温度下，铬化合物热解产物的XRD图谱

图6硝酸铬分解温度对LiNi_0.5Mn_1.5O₄放电曲线的影响(放电倍率5C)

图7硝酸铬分解温度对LiMn₂O₄放电曲线的影响(放电倍率5C)

图8硝酸铬高温分解后六价铬含量随温度的变化曲线

图9CrO₃包覆量对LiMn₂O₄性能的影响(放电倍率10C)