[发明专利]一种改性锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了公开了一种改性锂离子电池正极材料，包括正极材料本体和包覆在所述正极材料本体表面的钨钼酸锂层，其中所述钨钼酸锂层与正极材料本体的质量比为0.5～5:100。本发明的制备方法，包括以下具体步骤：1)将锂盐和钨钼源加入溶剂中溶解形成溶液；2)将正极材料本体加入步骤1)后的溶液中，恒温搅拌均匀后干燥，得到前驱体；3)将前驱体升温至250～550℃进行焙烧，冷却后即得到所述的改性锂离子电池正极材料。本发明的改性锂离子电池正极材料在电池正极材料的表面包覆有一层钨钼酸锂层，能较好地隔绝空气中CO₂、H₂O与电解液，大幅提高材料的空气储存性能、高温电解液储存性能以及材料电化学的循环稳定性。

技术领域

本发明属于冶金电极材料领域，尤其涉及一种改性锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

由于钨和钼在原子外层电子排布、离子半径等方面都非常相似，钨、钼化合物在水溶液中的状态也非常相似，在碱性溶液中，钨、钼常见的价态均为+6价，通常以WO₄^2-和Mo₄^2-存在，在弱碱性和酸性溶液中则都很容易形成同多酸和杂多酸，钨钼化合物在溶液中行为的相似，为钨、钼冶炼中钨钼分离带来很大的困难。因此在钨钼的冶炼过程中，钨钼分离已成为一个函待解决的难题。

锂离子电池作为新一代环保、高能电池，已成为电池产业发展的重点之一。目前研究较多的锂离子电池正极材料主要有LiNiO₂、LiMPO₄(M＝Fe、Mn、V)、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂等，但均存在自身的不足和缺陷。LiNiO₂本身存在合成困难，结构相变和热稳定性差等缺点而难以实用化。正极材料LiMPO₄，由于无毒、成本低和良好的稳定性而被广泛研究，但由于其导电性差、体积能量密度低等缺点而限制它的大规模使用。LiCoO₂中钴资源储量有限，价格昂贵。尖晶石型的LiMn₂O₄材料造价低、具有良好的电子性和离子导电性，但在充电过程Mn³⁺离子由于存在Jahn—Teller效应而引起尖晶石型向四面体锰氧化合物转变的不可逆相变，造成容量损失；另外，尖晶石LiMn₂O₄的容量偏低，高温性能差。此外这些正极材料还存在空气中储存性差以及充电态电解液中储存结构不稳定等共同缺点。因此，研究一种对锂离子电池正极材料进行改性的方法，在不损失材料比容量的前提下有效阻止正极材料与电解液反应，提高正极材料的结构稳定性，减少正极材料在空气中储存吸湿性，改善材料的安全性能和循环稳定性，已是目前形势所要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改性锂离子电池正极材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种改性锂离子电池正极材料，包括正极材料本体和包覆在所述正极材料本体表面的钨钼酸锂层，其中所述钨钼酸锂层与正极材料本体的质量比为0.5～5:100。钨钼酸锂的相对正极材料本体的质量太低时，包覆层起不到作用；相对质量太高会导致电池的容量性能降低，甚至导致材料其他性能恶化。

上述的改性锂离子电池正极材料，优选的，所述正极材料本体为LiNiO₂、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiMPO₄、xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂或它们的衍生物中的一种或几种，其中M为Fe、V、Ni、Co或Mn，0≤x≤1。