[发明专利]一种含锆锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种含锆锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池。所述正极材料包括复合氧化物颗粒内核以及覆盖在所述复合氧化物颗粒内核的至少一部分表面上的包覆层，所述包覆层由含锆化合物组成，所述含锆化合物为硼化锆和/或氮化锆。所述制备方法包括：1)将复合氧化物颗粒内核分散于溶剂中，得到溶液A；(2)将含锆化合物分散于步骤(1)所述溶液A中，得到溶液B；(3)将步骤(2)所述溶液B在110‑160℃温度下进行喷雾干燥得到所述含锆锂离子电池正极材料；其中，步骤(2)所述含锆化合物为硼化锆和/或氮化锆。本发明提供的正极材料具有超高的导电性，倍率性能优良。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，涉及锂离子电池正极材料，具体涉及一种含锆锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着新能源汽车的大力发展，锂离子电池产业已经进入快速发展阶段。影响锂离子电池性能的关键材料主要有正极材料、负极材料、电解液等。其中，正极材料是目前限制电池性能的主要因素，同时也是占锂离子电池成本较高的主要因素，接近40％。

目前正极材料主要有钴酸锂、镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂等，但是这几种材料均有各自的缺陷，如钴酸锂价格昂贵，耐过充性差，低电压下的容量发挥有限；镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂三元材料存在压实密度低、与电解液兼容性差和胀气等问题；锰酸锂的高温循环和高温存储性能不佳；磷酸铁锂则存在低温性能较差等问题。为了解决这些问题，表面包覆技术是最为常用和有效的改善手段，可以提高正极材料的导电性及稳定性，改善电池高电压下的循环性能。关于包覆改性国内外已有很多文献和专利报道，但包覆的方式和包覆物的选择，仍存在一定问题，影响材料的均匀程度、克容量和放电电压平台等。

CN103474628A公开了一种碳包覆三元正极材料的制备方法及该碳包覆三元正极材料，该方案的制备方法包括以下步骤：S1、以镍盐、钴盐和锰盐为原料，制备三元正极材料前驱体；S2、制备导电碳分散体系：将导电碳分散于含有有机碳源的水中；S3、将三元正极材料前驱体和锂化合物加入到导电碳分散体系中，混合均匀，获得混合物；S4、将混合物在真空条件下烘干；S5、将经烘干的混合物在密闭条件下或者惰性气体保护的气氛中高温处理，获得碳包覆三元正极材料。

CN106784837A公开了一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将正极材料的氢氧化物前驱体加水搅拌，得正极材料前驱体浆液；(2)将偏铝酸钠溶解于水中，得铝盐溶液；(3)将正极材料前驱体浆液加入铝盐溶液中，搅拌，通入CO₂，得氢氧化铝包覆的正极材料前驱体；(4)将氢氧化铝包覆的正极材料前驱体的浆料过滤、洗涤、烘干，得氢氧化铝包覆的正极材料前驱体粉末；(5)将氢氧化铝包覆的正极材料前驱体粉末与锂盐混合，得混合粉末；(6)将混合粉末热处理，得氧化铝包覆锂离子电池正极材料。

CN105428631A公开了一种锂电池正极材料，其制备方法及含有该材料的锂离子电池。该方案提供的尖晶石镍锰酸锂正极材料的表面包覆有复合包覆层，复合包覆层由含有Li₇La₃Zr₂O₁₂的第一包覆层和含有LiNbO₃的第二包覆层组成。本发明还涉及该尖晶石镍锰酸锂正极材料的制备方法，首先利用固相法在尖晶石镍锰酸锂上包覆含有Li₇La₃Zr₂O₁₂的第一包覆层；然后利用水热法再包覆含有LiNbO₃的第二包覆层。

上述三种方案均存在电极材料导电性不足，导致制备的电池倍率性能差的问题。

因此，获得性能更为优异的锂离子电池正极材料对于本领域有重要的意义。

发明内容