[发明专利]一种表面改性锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有离子电子双通道的表面改性锂离子电池正极材料及其制备方法。所述的表面改性锂离子电池正极材料，包括正极材料和包覆于正极材料表面的改性层，所述改性层为多金属氧酸盐，所述多金属氧酸盐具有以下通式：H_a[XM₁₂O₄₀]，其中，X为P、Si和S中的一种或多种，M为Nb、V、W、Mo和Ta中的一种或多种，a为电荷平衡[XM₁₂O₄₀]所需H离子的数量。其能够解决现有高镍正极材料导电性差、循环性能差的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种表面改性锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

20世纪80年代，美国学者J.B. Goodenough等人首次发现了钴酸锂LiCoO₂可以作为脱嵌锂离子的正极材料，并申请了相关专利。此后，钴酸锂凭借优异的电化学性能和良好的电极加工性能在20世纪90年代初被日本索尼公司成功应用于商业化的小型电子产品用锂离子电池的正极材料。经过多年的发展，现今的锂离子电池已经广泛应用于各类小型便携式电子产品和电动工具中，并且随着近年来世界各国对能源的关注度提升，正逐渐大量运用于新能源汽车市场。锂电池产业中电池材料的制造是核心，而正极材料是制造锂离子电池的关键材料之一，由于正极材料比容量明显低于一般的负极材料，往往使得负极材料的性能无法充分发挥，使得正极材料性能直接影响最终电池的各项指标。所以，对于正极材料的开发显得格外重要。目前市场上较为成熟的锂离子电池正极材料有LiCoO₂、改性锰酸锂、三元材料等。

目前，钴酸锂材料由于其高成本和热稳定性差等缺点，已经不适合作为锂离子电池特别是动力型锂离子电池的正极材料，因此发展新的锂离子电池正极材料迫在眉睫。现今，最有希望在大型锂离子电池特别是动力型锂离子电池中使用的正极材料主要包括尖晶石锰酸锂LiMn₂O₄、磷酸铁锂LiFePO₄与镍钴锰LiNi_xCo_yMn_zO₂和镍钴铝LiNi_xCo_yAl_zO₂三元系材料。其中三元NCM，尤其是高镍NCM材料，因为高比能量的特性而获得极大关注，并迅速占领市场。

但是，NCM材料随着镍含量的提升，其循环性能却下降明显，极大地限制了高镍三元材料的市场应用。同时NCM材料本身的导电性并不良好，造成高倍率条件下，电池容量偏低的现象，因此，对应的快速充电性能也受到了一定程度的限制，给电动车的用户带来充电慢、续航不高的不良体验。因此找到一种简易的方法，对正极材料改性，提升锂离子电池正极材料的离子导电性和电子导电性，并提升循环性能，对于高镍锂离子电池正极材料产业化有重要的推动作用。

发明内容

为了解决现有高镍正极材料导电性差、循环性能差的问题，本发明提供了一种具有离子电子双通道的表面改性锂离子电池正极材料及其制备方法。

本发明所述的表面改性锂离子电池正极材料，包括正极材料和包覆于正极材料表面的改性层，所述改性层为多金属氧酸盐，所述多金属氧酸盐具有以下通式：H_a[XM₁₂O₄₀]，其中，X为P、Si和S中的一种或多种，M为Nb、V、W、Mo和Ta中的一种或多种，a为电荷平衡[XM₁₂O₄₀]所需H离子的数量。

进一步，所述改性层的厚度为0.5~20nm，改性层占表面改性锂离子电池正极材料的质量分数为0.1~10%。

进一步，所述正极材料为具有层状结构或尖晶石结构的锂离子电池正极材料。