[发明专利]一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料及其制备方法，属于锂离子电池技术领域，该材料包括富锂材料和包覆在富锂材料表面的磷酸钴锂，其化学式为LiCoPO₄­­­‑Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂，结构为层状α‑NaFeO₂结构，层状的空间群为Rm，其中磷酸钴锂的质量百分比为3‑7%。本发明通过在富锂正极表面包覆非晶态的LiCoPO₄，提高了材料的表面结构稳定性，同时可以提供额外的放电容量，包覆后的材料的首次库伦效率达到84.14%，在0.1C电流下放电比容量高达305.95mAh/g。特别是包覆后样品的循环性能得到极大的提升，1C倍率下100次循环后容量保持率为88.2%，远远高于未包覆样品的72.3%。本发明制备方法简单，增强了表面结构（减少与电解液的直接接触，抑制Mn的溶解），放电容量高，倍率性能和循环性能更佳。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料及其制备方法。

背景技术

富锂正极材料Li_1+x/(x+2)M_(2-2x)/(x+2)Mn_2x/(x+2)O₂或者xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M代表过渡族金属元素)具有高的可逆容量(>250mAh/g)和低成本的优势，但是也存在着首次库伦效率低和循环寿命不足等缺点，严重制约了富锂正极材料在实际中的应用。富锂正极材料的高容量来源于首次充电过程中在高电压下Li₂MnO₃的活化过程，也就是晶格中Li₂O的不可逆脱出同时伴随氧空位的产生。因为这个不可逆的活化过程以及电解液在高电压下的分解，导致了富锂正极材料低的首次库伦效率。充放电过程中富锂正极材料由层状结构向尖晶石结构的转变是造成富锂正极材料循环性能差的主要原因。

为了解决这些问题，主要采用阳离子掺杂和表面包覆来增强富锂材料表面和内部的结构稳定性。我们用简单沉淀法制备了非晶态的LiCoPO₄均匀包覆的Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂(LMNCO)富锂正极材料，紧接着的焙烧过程用来加强界面的结构稳定性。相比于未包覆的材料，包覆后的富锂正极材料具有更大的放电比容量、高的首次库伦效率和良好的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料，包括富锂材料和包覆在富锂材料表面的磷酸钴锂，其化学式为LiCoPO₄-Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂，结构为层状α-NaFeO₂结构，层状的空间群为其中磷酸钴锂的质量百分比为3-7％。

本发明的另一个目的在于提供一种磷酸钴锂包覆的富锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：