[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于储能材料技术领域，特别涉及一种锂离子电池正极材料，包括核结构和壳结构，所述核结构为二次颗粒结构，且其中包括具有多孔结构的主导电网络以及填充于所述多孔主导电网络孔结构中的纳米一次颗粒；所述纳米一次颗粒包括纳米钴酸锂、纳米锰酸锂、纳米磷酸铁锂、纳米镍钴锰、纳米镍钴铝、纳米镍酸锂、纳米锂钒氧化物、纳米富锂正极材料中的至少一种；所述主导电网络与所述纳米一次颗粒之间，分布有辅导电网络，所述辅导电网络将所述主导电网络与所述纳米一次颗粒紧密连接在一起，从而确保该锂离子电池正极材料具有优良的电化学性能。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，特别涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池以其快速充放电、低温性能好、比能量大、自放电率小、体积小、重量轻等优势，自其诞生以来，便给储能领域带来了革命性的变化，被广泛应用于各种便携式电子设备和电动汽车中。然而随着人们生活水平的提高，更高的用户体验对锂离子电池提出了更高的要求：更长的待机时间、更加快速的充放电速度等；为了解决上述问题必须寻找新的性能更加优异的电极材料。

目前商业化的锂离子电池正极材料，基本均为半导体或绝缘体，材料颗粒本身的导电性能非常差，为了解决上述问题，现有技术主要有将材料颗粒纳米化之后造球得到二次颗粒结构、一次颗粒造球过程中加入具有优良导电性能的导电材料等等，以提高正极材料整体颗粒的导电性能；同时采用包覆技术，对材料表面进行包覆，从而增加材料表面的导电性能。

然而纳米结构的一次颗粒极易团聚，分散难度大；而常用的导电剂材料，通常尺寸均较小(纳米级)，且比表面积较大，分散难度更大。但时，要最大化导电剂的导电效果以及制备性能更加优良的锂离子电池正极二次颗粒材料，必须确保纳米一次颗粒与导电剂均匀分散。同时，纳米结构的一次颗粒与导电剂之间的接触面积较小、缝隙较大，因此接触电阻相对较大，制备出来的正极材料成品内部电阻较大，从而影响以其为正极材料的锂离子电池的电化学性能发挥(主要表现为阻抗大、极化大、发热严重)。

有鉴于此，确有必要提出一种锂离子电池正极材料及其制备方法，其能够将两种分散难度均较大的材料(纳米一次颗粒、导电剂)均匀分散，同时确保两者之间紧密连接在一起，从而制备得到性能优良的锂离子电池正极材料。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种锂离子电池正极材料，包括核结构和壳结构，所述核结构为二次颗粒结构，且其中包括具有多孔结构的主导电网络以及填充于所述多孔主导电网络孔结构中的纳米一次颗粒；所述主导电网络与所述纳米一次颗粒之间，分布有辅导电网络，所述辅导电网络将所述主导电网络与所述纳米一次颗粒紧密连接在一起。从而确保该锂离子电池正极材料具有优良的电化学性能。本发明适用于储能研究领域的、所有需要一次颗粒造球得到二次颗粒结构的材料，具体包括锂离子正极材料、锂离子负极材料(如石墨、硅碳、钛酸锂、合金负极等等)以及其他电池电容器材料(如锂空气电池、燃料电池、钠离子电池、锌离子电池等等)。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池正极材料，包括核结构和壳结构，所述核结构为二次颗粒结构，且其中包括具有多孔结构的主导电网络以及填充于所述主导电网络的孔结构中的纳米一次颗粒；所述纳米一次颗粒包括纳米钴酸锂、纳米锰酸锂、纳米磷酸铁锂、纳米镍钴锰、纳米镍钴铝、纳米镍酸锂、纳米锂钒氧化物、纳米富锂正极材料中的至少一种；所述主导电网络与所述纳米一次颗粒之间分布有辅导电网络，所述辅导电网络将所述主导电网络与所述纳米一次颗粒紧密连接在一起。壳结构是指负极材料通用的包覆层，主要为沥青等材料包覆、碳化得到，因此本发明不做详细阐述。

作为本发明锂离子电池正极材料的一种改进，所述主导电网络为多孔无定型碳网络结构、多孔硬碳网络结构、开口石墨烯结构、开口膨胀石墨结构、蠕虫状石墨烯结构中的至少一种；所述辅导电网络由高分子材料碳化得到，所述辅导电网络质量为所述一次颗粒质量的0.5％～10％。