[发明专利]多孔三氧化钨包覆改性的正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔三氧化钨包覆改性的正极材料及其制备方法，其中正极材料表面包覆多孔三氧化钨，化学式为LiNi_0.5Mn_1.5O₄/WO₃，多孔三氧化钨的孔隙率为8～15％。制备方法包括：先制备LiNi_0.5Mn_1.5O₄；然后将H₂WO₄溶于双氧水和去离子水中，配制成0.8～1.0mol/L的溶液，在恒温水浴中加热形成WO₃溶胶；将聚乙二醇加入WO₃溶胶中，并进行搅拌和超声分散后得到前驱液；将LiNi_0.5Mn_1.5O₄加入前驱液中并搅拌均匀，再进行烘干和烧结，得到多孔三氧化钨包覆改性的正极材料。本发明用多孔三氧化钨对正极材料进行表面包覆，抑制了副反应的发生，提高了电池的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种多孔三氧化钨包覆改性的正极材料及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展和化石能源的枯竭，环境污染和能源匮乏的压力越来越大, 寻找新的能源和发展新的节能工具势在必行，发展新能源材料是21世纪的重大课题。作为一种新型的绿色蓄电池，锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、工作电压平稳、自放电小等优点，目前主要应用在便携式电子产品上，也广泛作为车载电源，为电动汽车提供动力，以减少传统燃油汽车对环境造成的污染。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分，它既是锂离子电池容量提高的瓶颈，也是决定锂离子电池价格最重要的因素。因此，安全、廉价、高性能和高容量的正极材料一直是锂离子电池行业发展的重点。目前，锂离子正极材料主要有LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiFePO₄、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_0.5Mn_1.5O₄等，其中高电压LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料具有一个高且稳定的充放电平台及较高的理论比容量，近年来引起较多的关注。

LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料相对于其他正极材料主要存在高放电电压的优势，较高的放电电压能够明显提高电池的比能量。但是LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料也存在一些缺陷，如合成材料过程中容易产生Li_xNi_1-xO杂质，充放电过程中，由于 Mn和Ni的溶解，有比较严重的John-Taller效应，使得材料的循环性能变差。针对这些问题目前主要的研究方向集中在两个方面，一方面通过改善材料的合成方法和合成条件，减少材料合成过程中杂质的产生；另一方面利用Mg²⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Ti⁴⁺等离子的掺杂研究，也取得了一定的效果。但是，由于LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的工作电压高，以上两方面的改进难以解决工作电压高时材料易腐蚀和材料导电性能有待提高的问题，这影响了电池的循环稳定性和倍率性能等。因此，很有必要对LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料进行表面改性，提高材料导电性能，减少电池副反应，提高电池循环性能。

发明内容

本发明提供了一种多孔三氧化钨包覆改性的正极材料及其制备方法，其目的是为了抑制电解液对材料的腐蚀，提高电池的循环性能。