[发明专利]一种NAF包覆富锂锰基层状正极材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，尤其涉及一种NAF((NH₄)₃AlF₆和NH₄AlF₄其中的一种或二者的混合物)包覆的富锂锰基层状正极材料及其制备方法。

背景技术：

在资源日益衰竭的今天，发展绿色清洁能源变得尤为重要。锂离子电池作为一种能量存储和输出系统，已成为电子产品不可或缺的组成部分，而且更重要的一点是锂离子电池是最有可能替代石油而成为汽车的动力源，这对减少汽车对石油能源的依赖和降低污染物的排放有着重要意义。从将来的发展趋势来看，锂离子电池具有广阔的应用前景。而锂离子电池的电化学性能主要取决于所用电极材料和电解质结构及性能，尤其是电极材料。目前负极材料的研究相对比较成功，无论是材料的容量还是倍率性能都比正极材料优越很多。所以锂离子电池现在商业以及实验室研究重点集中在正极材料上。

传统的正极材料LiCoO₂容量低、成本高；而LiNiO₂ 合成条件苛刻，可逆性差；价格相对低廉的LiFePO₄离子电导率较差，而且实际放电比容量仅有160 mAh/g，LiMn₂O₄虽然制造成本低，但其不仅容量较低而且循环过程中会发生Jahn–Teller效应导致循环衰减严重。这些锂离子电池正极材料均很难满足高容量、高能量密度电子产品的需求。近年来富锂锰基层状正极材料因其具有高比容量(200-300 mAh/g)、优秀的循环能力以及新的电化学充放电机制等优点而受到广泛关注。富锂锰基层状正极材料主要是由Li₂MnO₃与层状材料LiMO₂(M=Co, Fe, Ni_1/2Mn_1/2…)形成的固溶体，该材料主要以Mn元素为主，具有价格低廉、资源丰富等优势，而且在材料中Mn保持+4价，具有稳定结构的作用，在较高的电压下获得了较高的比容量，是一种非常有前景的正极材料。但是富锂锰基层状正极材料存在着首次效率偏低、循环过程中的衰减现象以及较差的倍率性能等问题，掺杂、包覆等改性手段可以使这些问题得到部分解决。 

包覆的改性手段主要利用一种或多种惰性物质，在活性材料表面形成包覆层，以维持电极/电解液界面的稳定性，也可抑制富锂锰基层状正极材料在循环过程中的氧流失以达到稳定内部结构的作用，因此包覆对富锂锰基层状正极材料充放电效率、循环稳定性和倍率性能的提高起到作用。表面包覆手段主要有液相法包覆和固相法包覆，固相法包覆手段虽然工艺简单、成本低廉，但其需要特定的设备，而且不易形成均匀的包覆层，对于正极材料性能的提高效果有限；液相法易于在表面形成密闭的包覆层，抑制电解液与电极界面的直接接触，稳定了电极界面，降低了循环过程中的阻抗，因此液相法包覆所产生的效果要远远大于固相法包覆所产生的效果。 

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，克服现有锂离子电池用的富锂锰基层状正极材料的首次效率低下、倍率性能差、循环过程中容量衰减等问题，首次提出了利用液相法在富锂锰基层状正极材料表面包覆一层NAF的解决方案，实现了一种高容量、良好稳定性及倍率性能的NAF包覆的富锂锰基层状正极材料的制备方法。

一种NAF包覆富锂锰基层状正极材料的制备方法，包括如下步骤： 

本发明之NAF包覆的富锂锰基层状锂离子电池正极材料，是在化学式为Li[Li_xMn_1-x-yM_y]O₂的层状结构的富锂锰基正极材料的外表面包覆有NAF；一种NAF包覆富锂锰基层状正极材料的方法，其特征在于，在化学式为Li[Li_xMn_1-x-yM_y]O₂的层状结构的锰基正极材料的表面包覆一层NAF，包覆量NAF/Li[Li_xMn_1-x-yM_y]O₂的质量比为0.01%-5%；

化学式中的M为可替代元素，替代元素是Ni、Co、Fe中的至少一种；