[发明专利]一种改性的锂离子电池复合正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种锂离子电池，特别是涉及一种改性的锂离子电池复合正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、放电电压较为稳定、无记忆效应、工作温度范围宽、无污染、循环寿命长、安全性能好等诸多优点，自问世以来，已广泛应用于移动通讯工具以及相机、笔记本等便携式电子设备中。随着移动电池产品功能化的增强，以及锂离子电池向小型电动工具领域的发展，对锂离子电池的能量密度、安全性能、循环寿命和倍率放电等方面提出了更高的要求，而这几个方面的发展主要受限于正极材料。

目前应用最多的锂离子正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料。钴酸锂是最早工业化和商业化的材料，钴酸锂的电化学性能较为稳定、导电性能好、电压平台较高、循环性能好、压实密度能达到4.0g/cm3，但是钴酸锂的比容量相对较低，只有140mAh/g，并且钴毒性较大，钴资源稀缺，价格昂贵，且其过充安全性能较差。镍酸锂合成困难，材料的重现性差；层状锰酸锂虽然具有较高的比容量，但是结构稳定性较差，而尖晶石型的锰酸锂比容量较低，且高温下的结构有待加强。虽然镍钴锰酸锂三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂的性能表现，具有热稳定性好，高电位下比容量高和原料成本低等特点，但是三元材料电压平台较低、平台放电时间短、压实密度也较低、循环性能差。

为了改善正极材料，常用的方法是对正极材料表面进行包覆改性。目前，已报道的表面包覆包括：含镁、铝、锆、钛等金属氧化物，含铝、镁、钛、锆等金属氟化物等。金属氧化物可以有效阻止正极材料与电解液的反应，提高锂离子电池的循环性能；金属氟化物层能够抑制电解液的氢氟酸与活性物质的反应，降低电池在充放电循环中的容量衰减，但是金属化合物不具有良好的导电性，锂离子在此包覆层中的扩散速度较慢，导致正极材料导电能力变差，增大了电池内阻，影响了电池的放电倍率，降低了电池的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种改性的锂离子电池复合正极材料及其制备方法，该方法采用锂快离子导体材料对锂离子正极材料进行改性，可以有效改善正极材料的导电性能、倍率性能以及循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

技术方案一：一种改性的锂离子电池复合正极材料，其特征在于，由正极材料和锂快离子导体材料组成。 

作为优选，所述的正极材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、镍钴酸锂或镍锰酸锂；所述的锂快离子导体材料为Li₁₀GeP₂S₁₂；所述的锂快离子导体材料和正极材料的摩尔比为0.001～0.2:1。

作为进一步的优选，所述的锂快离子导体材料和正极材料的摩尔比为0.005～0.1:1。

技术方案二：一种如技术方案一所述的改性的锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，将所述的锂快离子导体材料包覆在正极材料表面。

技术方案三：一种如技术方案一所述的改性的锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，将所述的锂快离子导体材料对正极材料进行体相掺杂改性。

技术方案四：一种如技术方案一所述的改性的锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，将所述的锂快离子导体材料对正极材料进行体相掺杂改性并同时包覆在正极材料表面。

技术方案五：一种如技术方案一所述的改性的锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将制备正极材料和锂快离子导体所需的原料按照所要制备的改性锂离子电池复合正极材料的化学计量比混合后，在气氛炉中经过高温固相烧结即得到改性的锂离子电池复合正极材料。

技术方案六：一种如技术方案一所述的改性的锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先按照所要制备的改性的锂离子电池复合正极材料的化学计量比称取制备正极材料和锂快离子导体所需原料分别制备正极材料和锂快离子导体，然后采用固相法或液相法使二者混合均匀后，在气氛炉中高温固相烧结即得到改性的锂离子电池复合正极材料。