[发明专利]一种用作锂离子电池正极的材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及用作锂离子电池正极的材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有比容量高、电压高、安全性能好等优点，广泛应用于手机、相机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车及电动汽车等产品。随着电子产品的快速发展对锂离子电池的能量和功率要求越来越高，而锂离子电池的正极材料是锂离子电池的重要组成部分，是锂离子电池性能的主要影响因素。

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，但是这些材料具有自身的缺点。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

有鉴于此，实有必要提供一种用作锂离子电池正极的材料，其可以很好的隔绝电解液，且能使锂离子自由通过，具有良好的导电率，提高了锂电池的首次效率和倍率性能。

此外，还有必要提供一种用作锂离子电池正极的材料的制备方法。

本发明一方面提供一种用作锂离子电池正极的材料，所述材料由含锂元素的基体材料和包覆材料组成，所述包覆材料覆盖所述含锂元素的基体材料的表面。

优选地，所述含锂元素的基体材料为镍钴锰酸锂、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中的一种以上。

优选地，所述包覆材料为纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体。

优选地，所述包覆材料的粒径为10～100nm，当包覆材料粒径为10～100nm时，使得制得的用作锂离子电池正极的材料具有更优良的导电性，倍率性能更佳。

优选地，所述含锂元素的基体材料与所述包覆材料的重量比为1：(0.001～0.1)。

优选地，所述含锂元素的基体材料与所述包覆材料的重量比为1：(0.01～0.05)。

另一方面提供一种用作锂离子电池正极的材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

一种用作锂离子电池正极的材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将氧化钙和氧化铝按摩尔比12:7混合进行湿法球磨、干燥，在第一温度烧结2～4h，研磨得纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体；湿法球磨是无机材料制备过程中的常规制备方法，本发明的湿法球磨方法采用常规方法进行，在此不再赘述。

2)将所述纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体加入去离子水和/或无水乙醇中高速搅拌、超声，形成均匀悬浊液；

3)高速搅拌下，将含锂元素的基体材料加入至所述悬浊液中，以使所述纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体均匀包覆在所述含锂元素的基体材料表面；以及

4)将包覆有纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体的含锂元素的基体材料干燥、于第二温度烧结、冷却、粉碎后得所述用作锂离子电池的正极材料。

优选地，所述含锂元素的基体材料与所述纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体的重量比为1:(0.001～0.1)。

优选地，所述含锂元素的基体材料与所述纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体的重量比为1:(0.01～0.05)。

优选地，所述第一温度为800～1200℃，所述第二温度为500～800℃；于所述第二温度烧结时，烧结时间为3～10h；步骤1)及步骤2)的烧结气氛为空气或氧气气氛。

优选地，所述含锂元素的基体材料为镍钴锰酸锂、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中的一种以上。

优选地，所述纳米级12CaO·7Al₂O₃固溶粉体的粒径为10-100nm。

与现有技术相比，本发明的用作锂离子电池正极的材料具有以下有益效果：