[发明专利]一种改性锂离子电池电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种改性锂离子电池电极材料及其制备方法。

背景技术

在21世纪初新能源领域迅猛发展的背景下，锂离子电池已广泛应用到消费类电子电源领域及动力电池领域。目前，寻找储能密度更大，循环寿命更长，安全性能更佳的锂离子电池技术成为当今锂离子电池领域发展的主流方向。一些常见的锂离子电极材料主要包括：正极材料三元电极Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂(0<x<1，0<y<1)，富锂锰基电极(xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-x)LiMO₂(0<x<1))，LiNi_xCo_1-xO₂(0≤x≤1)，Li(Ni_xCo_yAl_1-x-y)O₂(0<x<1，0<y<1)，LiMn₂O₄，LiNi_0.5Mn_0.5O₂,，LiNi_0.5Mn_1.5O₄和LiFePO₄；常用的负极材料如石墨和Li₄Ti₅O₁₂等。这些电极材料中，许多都存在导电性差的缺陷，如LiCoO₂、LiMn₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂和LiFePO₄电导率分别为10^-3Scm^-1、10^-5Scm^-1、10^-9Scm^-1和10^-10Scm^-1左右，严重影响了电池的电化学性能。

表面修饰是对锂离子电池电极材料进行改性的一种常见手段，通过在材料表面包覆一层稳定的薄膜物质，可以隔离电解液和电极活性物质直接接触，抑制了过渡金属元素的溶解现象；可以增加电极材料的机械强度，减缓电极材料在长期充放电过程中的结构坍塌过程；采用电导率高的材料包覆则能提高电极电子导电率，从而改善其循环稳定性和倍率性能。目前比较成功的案例当属于正极材料LiFePO₄的碳包覆，高电子电导率的碳层的引入，提升了材料的电子电导，也实现了电极材料与电解液的物理隔绝。但对电极材料的碳包覆需要在惰性或还原性气氛中才能实现，而三元材料Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂(0<x<1，0<y<1)，富锂锰基电极(xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-x)LiMO₂(0<x<1))，LiNi_xCo_1-xO₂(0≤x≤1)，Li(Ni_xCo_yAl_1-x-y)O₂(0<x<1，0<y<1)，LiMn₂O₄，LiNi_0.5Mn_0.5O₂,，LiNi_0.5Mn_1.5O₄等材料的合成需要在空气或氧气气氛中进行，因此，利用C包覆碳包覆来改善此类材料电子电导的应用案例较少。