[发明专利]一种锂可再充电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锂可再充电池正极材料复合物及其制备方法，通过采用新型正极材料复合物，使得电池在高电压下稳定性提高，且制备得到的电池比容量高，大电流循环性能好，且具有高循环寿命。本发明提供的方法，工艺简单，且产率较高，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂可再充电池正极材料。

背景技术

锂可再充电池由于其具有的高比容量、高能量密度，成为目前市场需求量最多的可再充二次电池。目前锂可再充电池常用的正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等材料，但上述材料普遍具有在高电压、大电流下，难以充分释放能量的缺点，且在大电流下循环寿命衰减剧烈。因而，迫切需求一种能够适应高电压、大电流工作环境，且循环性能稳定、比容量高、循环寿命长的新型锂可再充电池正极材料。

发明内容

本发明提供了一种锂可再充电池正极材料及其制备方法，通过采用新型正极材料组合物，使得电池在高电压下稳定性提高，且制备得到的电池比容量高，大电流循环性能好，且具有高循环寿命。本发明提供的方法，工艺简单，且产率较高，适合工业化生产。

具体的方案如下：

一种锂可再充电池，所述电池包含正极、负极以及置于正极、负极之间的隔膜，所述正极包含正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极包含负极活性物质、粘结剂；所述正极活性材料为石墨烯包覆化合物1的复合物，其中，所述化合物1具有以下通式(i)组成：

LiTi_1-x-yX_xY_yBO_3-zA_2z (i)

其中，X选自Ni、Al、Mg、Mn、Cu、Zn、Cr所组成的组中至少一种元素，Y选自La、Ce、Nd、As、Sn、Ba、Si所组成的组中至少一种元素，A选自卤素、S中至少一种元素，0<x<0.396，0<y<0.358，0<z<0.218。

进一步的，提供了上述正极活性材料的制备方法，其包括以下步骤：按照化学计量比称取原料锂源、钛源、X源、Y源、硼源混合，在溶剂介质下球磨2-8小时，之后放在烘箱中于50-80℃预干燥1-3小时，得到溶胶-凝胶前驱体，之后进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；将前驱体在一定混合体积比的惰性气体和A源气体的混合气氛中，以1-10℃/min加热速率升温，于600-800℃恒温热处理6-30小时，随炉冷却至室温，制得LiTi_1-x-yM_xN_yBO_3-zA_2z产物；将所述LiTi_1-x-yM_xN_yBO_3-zA_2z产物与石墨烯混合，球磨6-12小时，得到正极活性材料产物。

进一步的，所述X选自Al。

进一步的，所述Y选自As。

进一步的，所述硼源为硼酸。

进一步的，所述热处理温度为600℃，热处理时间为28小时。

本发明具有如下有益效果：

1、由于Ti在充放电循环中具有高电压平台，因而采用Ti系掺杂正极活性材料可以使该正极材料具有大于3.3的充电电压，可以充分释放正极中的能量。

2、X源包含元素可以提高正极材料的电传导性，有利于大电流放电，同时可以降低材料的成本，显著提高电池的高倍率放电性能。

3、Y源包含元素性能稳定，通过掺杂Y源元素可以稳定材料晶体结构，在高电压、大电流应用时可以提高电池的循环稳定性。