[发明专利]一种锂电池正极材料及其制备方法与包含该正极材料的锂电池

说明书

本发明公开了一种锂电池正极材料及其制备方法与包含该正极材料的锂电池。本发明先利用在活性材料表面包覆多孔碳层，后将多孔碳包覆活性材料与液体金属有机物混合，固液混合的方式，使得液体金属有机物能够均匀地包裹在多孔碳包覆活性材料表面，再通过金属液体有机物与水蒸气反应，经高温烧结、脱水使得生成的Al₂O₃原位沉积在多孔碳层的孔洞及碳层上，并且Al₂O₃能稳定地“钉”在多孔碳层表面，从而达到更好的包覆效果，并且可以使得活性物质和电解液隔开，减少正极材料与电解液的副反应，同时，中间的多孔碳层增强了正极材料的导电性，有效提高了电池的首次库伦效率、循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂电池正极材料及其制备方法与包含该正极材料的锂电池。

背景技术

锂离子电池正极材料的导电性较差，使得其倍率性能差，通常会在其表面包覆一层导电碳，或者在匀浆制备极片时加入大量的炭黑或者碳管等导电剂，但导电碳或者匀浆过程中加入的导电剂比表面积大，增大了与电解液的副反应，另外，锂离子电池正极材料在充放电过程中容易和电解液反应形成一层稳定SEI膜，其虽然可以起到稳定电池循环的作用，但也消耗了电池中有限的锂离子，从而影响正极材料的首次效率和循环性能。

为了解决上述问题，通常采用一层电化学稳定的包覆层对正极材料进行包覆，使得正极材料和电解液隔开，Al₂O₃作为电子绝缘的陶瓷层，能够起到很好的阻碍电解液和导电剂之间的副反应，虽然目前的原子沉积方法能够实现较好地包覆，但是其成本过高，不利于实际生产。

因而有必要提供一种更为有效简单成本低的Al₂O₃包覆方法，为包覆正极材料的进一步应用奠定基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池正极材料及其制备方法与包含该正极材料的锂电池，本发明通过在活性材料表面包覆一层多孔碳层，后将多孔碳层和液体金属有机物混合均匀，通入水蒸气反应烧结后得到的Al₂O₃能较均匀地沉积在多孔碳层的孔洞和碳层中，并且Al₂O₃能稳定地“钉”在多孔碳层表面(见图1)。

具体如下：

本发明的目的之一在于提供一种锂电池正极材料，该正极材料为核壳结构，其核部为活性材料，壳部由多孔碳层和陶瓷沉积物组成，所述陶瓷层沉积物沉积在多孔碳层孔洞及碳层表面。

优选地，上述多孔碳层的厚度为10nm～5μm；更优选为500nm～1μm。

优选地，上述陶瓷沉积物的厚度为1～100nm；更优选为5～10nm。

优选地，上述陶瓷沉积物选自Al₂O₃。

优选地，上述活性材料选自镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂(LMO)、镍锰酸锂(LNMO)中的至少一种。

本发明的另一目的在于提供上述正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将活性材料、有机物和造孔剂混合后碳化，得多孔碳包覆活性材料；

2)隔绝氧气的条件下，将多孔碳包覆活性材料与液体金属有机物混合，后通入水蒸气反应，烧结后的陶瓷沉积物沉积在多孔碳包覆活性材料表面，得锂电池正极材料。

优选地，步骤1)中的活性材料、有机物和造孔剂的质量比为100：(10～30)：(5～10)；更优选为100：(15～20)：(6～8)。