[发明专利]一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池复合正极材料，包括正极基体材料和钴硼酸锂包覆层。本发明还提供一种上述锂离子电池复合正极材料的制备方法，步骤包括：将钴源、硼源、氟源按照Co:B:F的摩尔比(1‑b):b:(0～0.1)，其中0≤b≤0.9，加入到液体试剂中研磨混合均匀，然后加入正极基体材料研磨混合均匀，再加入锂源研磨混合均匀后，进行喷雾干燥，得到混合物；将所述混合物在含氧气氛中400～1100℃下烧结2～20h，得到包含正极基体材料和钴硼酸锂包覆层的锂离子电池复合正极材料。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。

背景技术

随着便携式电子设备和电动交通工具的快速发展，锂离子电池的市场需求量在不断增加，作为锂离子电池的核心材料之一，正极材料的需求量也越来越大。其中，正极材料的表面结构稳定性和表面残锂如氢氧化锂、碳酸锂，给锂离子电池的寿命和安全性带来了一些隐患，尤其是高镍三元材料(Ni的摩尔分数≥0.6)的表面残锂很高，结构稳定性也比较差。因此，需要发展一些方法来改善正极材料的表面结构稳定性，同时起到降低残碱的作用，还能够不引起材料电化学性能的降低。

包覆通常是一种改善正极材料表面结构稳定性的方法，如申请号为CN200810216339的专利公开了一种钴酸锂复合正极材料及其制备方法、二次锂离子电池，其基体材料为钴酸锂，包覆层为锰酸锂。又如申请号为CN201510067722的专利公开了一种锂离子电池正极材料的包覆改性方法，将与基体材料完全相同的材料作为包覆层，如钴酸锂包覆钴酸锂，锰酸锂包覆锰酸锂等。又如申请号为CN201611200002的专利公开了一种包覆型锂离子电池正极材料及其制备方法，其将高镍活性正极材料包覆于金属氧化物和/或锂离子导体化合物中。

包覆方法大概分为两种，一种是在材料表面包覆一层金属氧化物、氟化物或者磷酸盐等，能够减少电解液和正极材料本身的副反应，从而改善循环性能和安全性能，但是这种包覆通常使用干法混合然后二次烧结的方法，实现的是一种点包覆，无法隔绝电解液和正极材料本身的接触，使用量稍多的话还会引起材料的容量降低；另外一种包覆方法是在乙醇、甲醇、水等溶剂中进行湿法包覆，这种方法的包覆均匀性很好，但是通常会通过搅拌蒸干的方式去除溶剂，效率比较低，在溶剂的回收方面也比较困难，表面的包覆物颗粒会比较大，需要较高的二次烧结温度才能反应完全。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池复合正极材料，该材料包括正极基体材料和钴硼酸锂包覆层。通过钴硼酸锂包覆层对正极基体材料的包覆复合，明显改善了材料的倍率性能和循环寿命，在一定程度上降低了材料表面的残锂，有效提升了了材料的容量、库伦效率和安全性能等。

本发明的另一目的是提供一种锂离子电池复合正极材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池复合正极材料，包括正极基体材料和钴硼酸锂包覆层；所述正极基体材料为LiCoO₂、LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂、LiMn₂O₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄中的一种或多种，其中M为Al、Mn元素的至少一种，0<x≤0.5，0<y≤0.5，0<x+y≤0.8；所述钴硼酸锂包覆层是通式为Li_aCo_1-bB_bO_2-c/2F_c的含锂氧化物，0.5≤a≤1.2，0<b≤0.9，0≤c≤0.1。

进一步地，所述钴硼酸锂包覆层在所述锂离子电池复合正极材料中所占的质量分数为0.1％～20％，优选0.1％～10％。