[发明专利]一种锂离子电池正极及制备锂离子电池正极的装置、方法

说明书

本发明公开一种锂离子电池正极及制备锂离子电池正极的装置、方法，所述锂离子电池正极包括：集流体、电极层和Li₃PO₄包覆层；所述电极层设置在所述集流体上，形成电极片，所述Li₃PO₄包覆层设置在所述电极片上；所述Li₃PO₄包覆层的厚度为1‑15nm。本发明在电极片的外表面设置一层均匀致密的Li₃PO₄包覆层，形成锂离子电池正极，不仅具有理想的导电性以及导锂性，还能提高循环寿命、容量以及稳定性。

技术领域

本发明涉及锂电池制备技术领域，特别是涉及一种锂离子电池正极及制备锂离子电池正极的装置、方法。

背景技术

随着新能源汽车的发展，锂离子动力电池作为最热门的电动车动力电池而备受关注。相对发展成熟稳定的商业石墨负极，针对于高容量，长寿命，低成本，安全环保的正极的研发显得尤为迫切。当前商用的锂电池正极的材料主要有层状结构的钴酸锂、三元材料、尖晶石结构的锰酸锂以及橄榄石结构的磷酸铁锂。尤其三元材料拥有较高的比容量，能量密度和功率密度，比较稳定的性能，从而成为商业正极的热门材料。但是随着镍含量的增加，三元材料的电化学性能、热稳定性、结构稳定性还需进一步提高，尤其在高温以及高电位测试环境下。例如在电极和电解液接触时，生成HF极易腐蚀正极材料，造成材料中金属离子的溶解，破坏材料结构，使界面产生退化，所以为了保持长久的循环寿命，亟需设计一种稳定的电极/电解质界面。

为了解决这一问题，通过对正极的三元材料进行表面包覆改性是改善其循环性能的一个有效方法。包覆层可以阻止主体材料直接与电解液接触，从而提高电池容量保持率、改善倍率性能、增强热稳定性。同时表面包覆技术也是目前广泛应用于高压正极材料的改性技术。传统的的锂离子电池正极的材料包覆方法主要有固相法、液相法和气相法，它们在均匀性以及可控性上尚存在缺陷，从而无法完全隔离正极材料表面和电解液的接触。原子层沉积技术(ALD)是一种新型的特殊的化学气相沉积技术，制备的膜层具有均匀、致密、厚度精确可控、高保形性等优点。ALD包覆技术可以改进材料界面，能够在纳米尺度上很好的保护锂离子电池正极，抑制材料与电解液的副反应，提高循环性能，同时减少材料在反复充放电过程中的锂离子电池正极结构坍塌。目前的报道中，被用作ALD包覆物来改善锂离子电池正极性能的物质主要有金属氧化物等钝化界面材料(Al₂O₃,ZrO₂,TiO₂)，但是这些氧化层离子介电常数低，不利于锂离子快速传导，因而虽然在锂离子电池正极的稳定性上有明显提升，却会造成容量显著下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池正极及制备锂离子电池正极的装置、方法，以实现提高锂离子电池正极的导电性以及导锂性。

为实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池正极，所述锂离子电池正极包括：集流体、电极层和Li₃PO₄包覆层；所述电极层设置在所述集流体上，形成电极片，所述Li₃PO₄包覆层设置在所述电极片上；所述Li₃PO₄包覆层的厚度为1-15nm。

可选的，所述电极层的材料为富镍三元材料。

可选的，所述富镍三元材料为富镍层状镍钴锰酸锂三元材料或层状镍钴铝三元材料。

可选的，所述富镍三元材料颗粒的直径为4-20μm。

本发明还提供一种锂离子电池正极的制备装置，所述制备装置包括：

锂源瓶，用于盛放叔丁醇锂LiO^tBu前驱体；

磷源瓶，用于盛放三甲基磷酸酯TMPO前驱体；

惰性气体瓶，用于盛放惰性气体；