[发明专利]一种基于羧甲基纤维素钠的正极材料表面包覆改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及储能电池中电极改性技术领域，尤其涉及一种基于羧甲基纤维素钠的新型正极材料表面包覆的改性方法。

背景技术

随着近年来电动汽车和混合电动汽车的发展，人们对锂离子电池能量密度提出了越来越高的要求。而目前锂离子电池能量密度提高的关键在于正极材料的能量密度。由于正极材料的能量密度为放电比容量与放电电压的积分，因此选择高充放电电压的锂离子电池电极材料(如LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiCoPO₄等)能够有效提高电池的整体能量密度。但是，目前商用的锂离子电池电解液在高电位下会发生氧化分解。电解液在高压环境下的氧化分解不仅会造成电池中可逆循环锂的消耗从而导致能量密度的降低，其氧化分解产物也会对电池的安全性能造成重大影响。

目前文献研究中，通过氧化物、氟化物等惰性材料对活性物质表面被证明是一种能够有效抑制电解液表面反应，保护电极材料的方法，已被广泛应用于LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄以及富锂相等材料。Sun等人制备了ZnO包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料，提出ZnO可以吸收电解液中产生的HF并提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄结构的稳定性，能够有效提高材料在高温下的循环稳定性。这一氧化物捕捉HF的机制也得到了Fan等人的认可与采用，用于解释多空无定型纳米SiO₂层对LiNi_0.5Mn_1.5O₄循环稳定性的提高。Manthiram研究组分别以Mo(M＝Al，Zn或Bi)及MPO₄(M＝Al或Co)对LiNi_0.42Mn_1.5Zn_0.08O₄及Li_1.2Ni_0.13Co0_.13Mn_0.54O₂进行包覆，发现这些表面包覆可以提高电极材料的表面稳定性，循环和倍率性能也都改善明显。此外，Wu等人用ZrO₂及ZrP₂O₇对LiNi_0.5Mn_1.5O₄进行表面修饰，发现LiNi_0.5Mn_1.5O₄的热稳定性及容量保持率都得到了很好的改善。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的基于羧甲基纤维素钠的电极材料表面包覆的改性方法，本发明提供的ZnO-LiNi_0.5Mn_1.5O₄及Al₂O₃-LiNi_0.5Mn_1.5O₄复合材料在半电池测试中显示充放电曲线滑移降低、循环稳定性提高等优异性能。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

本发明涉及一种新型的基于羧甲基纤维素钠的正极材料表面包覆改性方法，其特征在于：由羧甲基纤维素钠作为氧化锌(ZnO)和三氧化二铝(Al₂O₃)表面包覆的粘结剂。

所述的正极材料主要为LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiMn₂O₄、LiCoO₂或富锂相材料中的一种。

所述的表面包覆材料ZnO和Al₂O₃，其特征在于：所述材料的用量为被包覆的正极材料质量的1％-5％。Zn源和Al源分别为醋酸锌和异丙醇铝。

所述的新型表面包覆的改性方法，其特征在于：所述的表面包覆的正极材料的制备过程如下：

a)质量比的醋酸锌/异丙醇铝和羧甲基纤维素钠，在搅拌条件下全部溶解在水相中，搅拌至均一相；