[发明专利]正极材料及其制备方法、含正极材料的锂离子电池

说明书

技术领域

本申请涉及锂电池加工领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、含正极材料的锂离子电池。

背景技术

随着手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子设备的日益小型化、轻薄化，市场对锂离子电池的能量密度、安全性能、循环寿命的要求也不断提高。

锂离子电池一般包括：正极片、负极片、间隔与正负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中正极片包括正集流体和分布在正极集流体上的正极材料，负极片包括负集流体和分布在负集流体上的负极材料。目前，常用的锂离子电池正极材料有LiCoO₂、LiNiCoO₂、LiMn₂O₄和LiNiCoMnO₂等。但是，上述正极材料都有各自的缺点：LiCoO₂充电电压超过4.2V后结构不稳定，安全性变差；LiNiCoO₂的结构不稳定，对电解液具有极强的氧化性；LiMn₂O₄的高温性能不好。LiNiCoMnO₂的结构不稳定，高温存储性能不好。因此需要对这些正极材料进行改性处理。

现有技术已揭示了多种表面包覆正极材料及其制备方法，如，美国专利US7,445,871揭示了通过液相法制备包覆材料，然后将干燥后的包覆材料与正极材料混合烧结，形成表面包覆正极材料。但是，上述方法制备表面包覆正极材料时，包覆材料不能均匀包覆于正极材料的表面，影响锂离子电池的能量密度、安全性、和充放电循环稳定性。又如中国发明专利申请CN200310122880.1揭示了将正极材料、金属化合物和锂化合物一起加入溶剂中形成类溶胶，然后烘干焙烧得到表面包覆LiMeO₂的正极材料。但是上述方法的过程难以控制，所得到的产品一致性无法保证。再如中国发明专利申请CN200510034893.2则采用有机溶胶法对LiCoO₂表面进行包覆，虽然能够得到表面均匀包覆的正极材料，但是过程控制复杂且所用到的钛酸酯、硅酸脂等材料价格昂贵，不利于提升锂离子电池的性价比。

因此，目前还没有一种综合性能较为优异的正极材料。

发明内容

本申请提供了一种综合性能较为优异正极材料及其制备方法、含正极材料的锂离子电池。

根据本申请的第一方面所提供的一种正极材料，包括含锂正极材料以及氧化铟包覆层，所述氧化铟包覆层包覆在所述含锂正极材料的表面。

优选地，所述含锂正极材料为LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_xCo_1-xO₂或LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂，其中，M为Mn、Al、Mg、Ga、Ca、Fe或稀土元素，且0<x<1,0<y<1,0<x+y<1。

优选地，所述氧化铟包覆层在所述正极材料中的重量百分含量为0.01％-5％。

根据本申请的第二方面所提供的上述正极材料的制备方法，包括下列步骤：

(1)向溶解有碱性物质的溶液中加入铟的可溶性盐并搅拌，形成溶胶；

(2)向所述溶胶中加入含锂正极材料并搅拌，使所生成的沉淀物均匀沉淀吸附于所述含锂正极材料的表面；

(3)去除液体，获得吸附有沉淀物的含锂正极材料固体；

(4)焙烧所述吸附有沉淀物的含锂正极材料固体，形成表面包覆氧化铟的锂离子电池正极材料。

优选地，步骤(1)中，铟的可溶性盐为In₂(NO₃)₃或InCl₃。

优选地，步骤(1)中，所述溶液的溶剂为水以及能与水混合的有机溶剂中的至少一种。

优选地，所述能与水混合的有机溶剂为醇类或酮类中的至少一种。

优选地，步骤(1)中，所述碱性物质为易溶性碱、易溶性的铵盐类强碱弱酸铵盐以及易溶性的碱金属类强碱弱酸盐中的至少一种。

优选地，步骤(1)中，所述碱性物质在0-60℃温度下溶解于溶剂中形成所述溶液。

优选地，步骤(1)中，所述碱性物质与所述铟的可溶性盐的摩尔比为1:1-10:1。

优选地，步骤(2)中，所述沉淀吸附时间为1-20小时，温度为30-60℃。