[发明专利]改性的锂电池正极材料、制备方法和锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及改性的锂电池正极材料、制备方法和锂离子电池。本发明提供的改性的锂电池正极材料，包括正极材料和包覆于所述正极材料表面的至少一部分上的包覆层；所述包覆层由钛铝复合氧化物形成。该改性的锂电池正极材料的制备方法，包括：将正极材料和钛铝复合氧化物混合后进行球磨，然后进行烧结，得到改性的锂电池正极材料。本发明可以提高材料的克容量，同时还可以利用钛铝复合氧化物的稳定性，来帮助提高正极材料在电解液中的稳定性，提高材料体相结构稳定性，进一步改善材料的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种改性的锂电池正极材料、制备方法和锂离子电池。

背景技术

在现有的二次电池体系中，无论从发展空间，还是从寿命、比能量、工作电压和自放电率等技术指标来看，锂离子电池都是当前最有竞争力的二次电池。其中，正极材料是锂离子电池的重要组成部分，也是锂离子电池中成本最高的部分。目前常用的正极材料为主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料等。其中钴酸锂放电比容量高但价格昂贵，磷酸铁锂安全性能好但材料一致性较差，锰酸锂放电电压高但高温循环性能差。三元材料是一种性价比较高的材料，其具有容量高、安全性能优异以及价格适中等优点，自从2001年Ohzuku和Makimura首次提出LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂三元材料可用作锂离子电池正极材料以来，该材料就受到了人们的广泛关注，近几年来得到了迅猛的发展，该材料具有良好的电化学性能，但就其实用性而言，电化学性能方面仍有待于进一步提高。总之，上述几种锂电池正极材料各有优点，也都因缺点影响了其在某些领域的使用。

目前对正极材料的改进主要从掺杂和包覆等方面进行改进，比如已有的研究采用不同的方法对三元材料进行镁、锆、铝等元素掺杂，结果表明，掺杂后材料的倍率性能有所提高，但循环性能变化不大。表面包覆是近年来改善锂离子电池正极材料电化学性能的一种新技术，通过保护可减少材料中活性元素与电解液接触，减少副反应的发生，但又不阻碍锂离子的嵌入和脱出。

现有的对三元正极材料进行处理的手段主要是在前驱体合成过程中进行体相掺杂和成品表面液相包覆，且大多是在前驱体锂化前采用Al元素掺杂，采用铝掺杂会需要较大的掺杂量，这将影响锂离子的扩散，降低材料的容量发挥和倍率性能。有些技术是采用单独的Ti源对前驱体进行表面掺杂，此种方式确实会在热处理过程中形成结构稳定，但是可能会降低材料的电子导电性能，影响材料的倍率性能和克容量发挥。另外，目前用作包覆材料的还有MgO、NiO、ZrO₂、锂盐、磷酸盐等，都或多或少的存在一定缺陷，对于正极材料表面性能的改善欠佳。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种改性的锂电池正极材料，以钛铝复合氧化物作为包覆层对正极材料进行改性，不仅可以提高克容量，同时还可以利用钛铝复合氧化物的稳定性，来帮助提高正极材料在电解液中的稳定性，进一步改善材料的循环性能。

本发明的第二目的在于提供一种改性的锂电池正极材料的制备方法，该方法通过正极材料和钛铝复合氧化物的球磨、烧结制得改性的正极材料，方法操作简便，易于实施，制得的材料克容量高，结构稳定，循环性能优异。

本发明的第三目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池循环稳定性好，物理和电化学性能优异。本发明的第四目的在于提供一种包含所述的锂离子电池的电子装置、电动工具、电动车辆或电力储存系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种改性的锂电池正极材料，包括正极材料和包覆于所述正极材料表面的至少一部分上的包覆层；

所述包覆层由钛铝复合氧化物形成。