[发明专利]正极材料及其制备方法、正极极片及锂离子电池

说明书

本发明提供一种正极材料及其制备方法、正极极片及锂离子电池。所述正极材料包括改性的钴酸锂正极材料A’以及改性的钴酸锂正极材料B’，两者的质量比为d:1；前者的D50为10μm～25μm、D99为30μm～60μm，形貌为单颗粒的类球形或片状；后者的D50为1μm～10μm、D99为8μm～30μm，形貌为单颗粒的类球形或二次颗粒的类球形；其中，两者的化学通式相同且均为Li_1+aCo_1‑bM_bO_2+cX_m，M选自Al、Mg、Y、Ni、Mn、La中的一种或几种，X选自Mg、Al、Zr、Ti、Ni、Mn、Y、Nb中的一种或几种，0≤a≤0.1，0＜b≤0.1，0≤c≤1，0＜m≤0.1，0＜d≤10，M位于钴酸锂的体相掺杂位置，X包覆于钴酸锂的表面。本发明的正极材料能提高压实后的正极极片的压实密度，进而显著提高锂离子电池高温高电压下的能量密度、安全性能、存储性能以及循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法、正极极片及锂离子电池。

背景技术

随着手机、数码相机、笔记本电脑和便携式DVD等移动设备的日益小型化和轻薄化，市场对锂离子电池的能量密度、安全性能和循环寿命的要求也不断提高。

锂离子电池一般包括：正极极片、负极极片、间隔于正负极极片之间的隔离膜以及电解液。其中，正极极片包括正极集流体和分布在正极集流体上的正极材料，负极极片包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极材料。目前，消费类电子产品使用的锂离子电池正极材料主要是钴酸锂(LiCoO₂)。

现在消费类电子产品特别是手机对锂离子电池的续航能力要求越来越高，为了满足市场需求，提高锂离子电池的能量密度是当务之急。提高充电截止电压是目前提高锂离子电池的能量密度最有效的途径。但是，LiCoO₂在高电压下的结构很不稳定，会产生不可逆的相变，在循环过程中结构极易发生坍塌，而对LiCoO₂进行表面包覆只能稳定表面结构防止LiCoO₂与电解液发生反应，无法抑制其体相结构的坍塌。

现有技术中已经揭示了多种正极材料的改性处理方法，如于2010年02月16日公告的中国专利CN101734728A就揭示了通过液相法在Co₃O₄表面包覆Al，然后将干燥后的前躯体锂化形成LiCoO₂，以对正极材料进行体相掺杂处理。但是，根据上述方法制备体相掺杂正极材料时，掺杂元素Al仅分布在Co₃O₄表面，锂化后不能保证掺杂元素Al均匀分许在LiCoO₂的体相，在高电压循环过程中可能会导致LiCoO₂局部结构坍塌，影响锂离子电池的能量密度、安全性能和充放电循环稳定性。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种正极材料及其制备方法、正极极片及锂离子电池，所述正极材料可显著提高锂离子电池高温高电压下的能量密度、安全性能、存储性能以及循环稳定性。