[发明专利]锂离子电池正极材料及其制作方法

说明书

一种锂离子电池正极材料的制作方法，包括：将颗粒状的优选为球形形貌的三元正极材料分散溶解到含有钴盐和锂盐的混合溶液中，将所得溶液蒸干后得到的混合物研磨分散，再经烧结后得到表面包覆尖晶石结构的Li_xCoO₂的改性三元正极材料，x<1。一种锂离子电池正极材料，包括颗粒状的优选为球形形貌的三元正极材料和包覆在所述三元正极材料表面的尖晶石结构的Li_xCoO₂包覆层，x<1。经Li_xCoO₂包覆层改性后的三元正极材料的电化学性能获得了明显的改善，具有优异的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料，特别是涉及锂离子电池正极材料及其制作方法。

背景技术

随着经济社会的迅猛发展，数据显示，锂离子电池产业近几年得到了飞速的发展，2004年至2014年的10年间，产能量从7000MWh扩大到50000MWh，年平均增长率高达二十一个百分点。目前商业化的磷酸铁锂的比能量最多只能达到150Wh/Kg，因此难以满足人们的日常需要。为了弥补磷酸铁锂的能量不足，近两年镍钴锰三元材料，尤其是高镍(Ni元素的含量超过60％)的三元材料得到了迅速的发展，比能量最多可达到180Wh/Kg，市场占比达到了27％，目前这个比例还在持续的增长，未来甚至会超多磷酸铁锂材料的占有量。虽然三元材料目前得到了快速的推广，但是从长远来看，三元材料较低的能量密度依旧不能够满足市场的需求，因此目前科学家门一直没有停止开发新材料的步伐。目前最有前景的当属富锂锰基三元材料，富锂层状氧化物正极材料的分子式为Li[Li_xM_1-x]O₂(M＝Mn，Ni，Co)，其中M过渡金属原子，由于材料会在一定程度上形成Li₂MnO₃结构，因此也可以采用xLi₂MnO₃·(l-x)LiMO₂(M＝Mn，Ni，Co)的形式表示此类材料，这种材料的比容量可以达到300mAh/g。尽管富锂锰基材料的比容量比三元材料高，但是由于二者同样都是层状结构，因此二者同样面临倍率性能较差，与电解液之间存在严重的界面反应，循环性差的问题。

掺杂与包覆是对三元材料的常见的改性方式，常用的掺杂元素通常是Al元素，Mg元素，Ti元素，Cr元素，Ga元素以及Fe元素。常见的金属氧化物包覆材料有ZrO₂，Al₂O₃，MgO，SiO₂，金属氧化物的包覆虽然可以显著提高材料的循环性能，但是这种无电化学活性的材料会显著降低材料的比容量。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性的锂离子电池正极材料及其制作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池正极材料的制作方法，包括：将颗粒状的优选为球形形貌的三元正极材料分散溶解到含有钴盐和锂盐的混合溶液中，将所得溶液蒸干后得到的混合物研磨分散，再经烧结后得到表面包覆尖晶石结构的Li_xCoO₂的改性三元正极材料，x&lt;1；优选地，所述三元正极材料为富镍三元材料或富锂锰基三元材料。

进一步地：

所述富镍三元材料为LiNi_xCo_yMn_zO₂，x+y+z＝1，x&gt;0.5，所述富锂锰基三元材料为Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂。

所述混合溶液含有摩尔比为1:1的钴盐和锂盐，优选地，以酒精为溶剂，进行30min的搅拌得到所述混合溶液。