[发明专利]掺杂改性锂镍钴锰、制备方法及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种掺杂改性锂镍钴锰、制备方法及锂离子电池，掺杂改性锂镍钴锰的二次颗粒由一次颗粒组成，二次颗粒为球状或类球状，一次颗粒的表面非均匀掺杂有纳米金属氧化物层;制备方法是在锂镍钴锰的前驱体合成阶段对其掺杂纳米金属氧化物而进行掺杂改性。与现有技术相比，采用本发明掺杂改性锂镍钴锰作为正极活性材料的锂离子电池，在4.45V高电压充放电条件下，具有良好的循环性和热稳定性，可以有效满足锂离子电池的高能量密度、高功率密度、长使用寿命以及高安全性的要求。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，更具体地说，本发明涉及一种多元氧化物正极材料及其制备方法，以及使用上述材料的锂离子电池。

背景技术

与其他传统二次电池相比，锂离子电池具有体积小、电压高、比容量大、能量密度高等诸多优点，因此，已在手机、笔记本电脑等消费电子领域取得了一系列长足进步。伴随着智能手机、超薄笔记本的发展，以及储能电站、电动汽车的需求，人们对锂离子电池的能量密度有了更高要求。目前，提高锂离子电池能量密度的方法主要由以下几种：1)提高电池的工作电压，让正极活性材料脱出更多的锂离子参与到电化学反应当中；2)提高活性物质的质量百分含量或增加极片的厚度，以降低非活性物质的质量百分含量；3)降低非活性物质含量，如减少隔离膜、集流体厚度等；4)开发具有更高能量密度的正负极材料；等等。

许多研究机构和企业都纷纷把更长远的目光放在了提高材料的电压上。在众多正极材料中，层状结构的三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于具有放电容量高、安全性能好、结构稳定、成本低的特点，被认为是未来锂离子电池正极材料的最佳选择之一。然而，在高电压的应用过程中，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2表面缺陷的存在以及四价过渡金属元素Ni、Co、Mn的强氧化性，使其与电解液的副反应加剧，以致接触界面结构易于被破坏，过渡金属Ni、Mn、Co等将溶出并沉积到阳极，导致电池内阻增加，电池的循环容量衰竭严重；另一方面，高脱锂态的三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在电解液的催化下表面结构很不稳定，遇到挤压或高温时很容易释氧并伴随放热现象，易于导致电芯热失控，电池的安全性变差。