[发明专利]导电陶瓷氧化物包覆锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电陶瓷氧化物包覆锂离子电池正极材料，该材料中锂离子电池正极材料为LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1，导电陶瓷氧化物包覆层为LaNi_aCo_1‑aO_3‑b包覆层，其中0＜a＜1，0≤b＜1，在正极材料与包覆层界面存在两相兼容区域，其厚度为2～3 nm。还公开了一种该材料的制备方法，包括：用可溶性的镧源、镍源和钴源分散于溶剂并溶解，加热搅拌形成溶胶，加入锂源搅拌后再将正极材料前驱体均匀分散于溶胶中，然后进行干燥煅烧，即得。本发明的材料界面稳定性、储存性能、锂离子扩散性能和电子导电性能好，方法操作简单、成本低、可控性强。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，特别是导电陶瓷氧化物包覆锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的需求目前已从便携式电子产品扩展到大规模应用，包括储能系统和电动汽车。其中，高的能量密度和长的循环寿命是锂离子电池在这些系统中应用的关键。商用电池使用最广泛的正极材料LiCoO₂能够提供高工作电压（约为3.9 V），具有优良的倍率性能。但是，由于LiCoO₂的局限性，如实际容量小（约为150 mAh·g⁻¹）、安全性不可靠、钴（Co）成本高等，使得研究人员开始关注其它层状材料。三元正极材料由于具有高比容量和能量密度从而成为研究的热门材料，然而，在充电至高压时，Ni⁴⁺离子容易与电解液发生副反应，同时释放大量热和氧气，导致材料热稳定及循环性能下降。另外，合成材料表面残留的Li容易与空气中的H₂O和CO₂反应形成LiOH和Li₂CO₃，导致高温膨胀从而使得电化学性能和储存性能的下降。

针对上述三元材料存在的问题，研究人员提出对材料包覆进行表面改性，包覆层能够有效的将材料的活性物质与电解液隔开，从而抑制电极/电解质界面处的副反应，提高材料的稳定性及循环性能，然而，传统的包覆还存在着一些问题：首先，传统包覆层的电子电导低或锂离子扩散速率慢，从而影响材料界面锂离子的脱嵌，材料的大电流充放电性能不佳；其次，包覆层和正极材料的兼容性不好，两者结合不够紧密，在充放电循环过程中由于两相间的体积变化，容易导致包覆层脱落；再次，传统包覆一般先合成正极材料，再经液相法对正极材料进行包覆，最后通过低温热处理得到包覆后的材料，总计需进行两次烧结以及一次液相处理，工艺非常复杂，难以得到一致性好的包覆改性材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种界面稳定性、储存性能、锂离子扩散性能和电子导电性能好的导电陶瓷氧化物包覆锂离子电池正极材料，本发明还提供了一种操作简单、可控性强，能制备出界面稳定性、储存性能和锂离子扩散能力、电子导电能力好的导电陶瓷氧化物包覆锂离子电池正极材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

导电陶瓷氧化物包覆锂离子电池正极材料，锂离子电池正极材料为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1，导电陶瓷氧化物包覆层为LaNi_aCo_1-aO_3-b包覆层，其中0＜a＜1，0≤b＜1。在所述锂离子电池正极材料与所述导电陶瓷氧化物包覆层的界面存在两相兼容区域，其厚度为2～3 nm。