[发明专利]正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料，包括：正极活性物质和包覆在所述正极活性物质表面的复合金属氧化物层，以及包覆在所述复合金属氧化物层表面的复合碳材料层；其中，所述复合碳材料层包括：导电石墨、链状导电碳黑、导电增强剂和粘结剂。本发明正极材料包括表面依次包覆有复合金属氧化物层和复合碳材料层的正极活性物质，其中，复合金属氧化物层，可极大的减少电解液和正极活性物质之间的化学或电化学反应，能够提高电池的存储和循环性能；由导电石墨、链状导电碳黑、导电增强剂和粘结剂形成多层次、多结构导电网络的复合碳材料包覆层，提高了正极材料的导电性能和电池功率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法，还涉及一种应用该正极材料的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、自放电小、安全性能好、循环寿命长、工作电压高等优点，越来越受到人们的关注。目前，锂离子电池已经广泛用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等电子产品中，并且在航空、航海、航天和军用通讯设备领域中逐步替代传统的电池，近几年更是广泛应用于电动汽车技术领域。

锂离子电池包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。目前，正极材料主要有LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄、Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂(x+y+z＝1)等，但是它们都存在不同缺点，正极材料是制约锂离子电池进一步发展的关键因素之一。随着新能源行业对车辆续航里程的更高要求，现有的正极材料已经无法满足人们对锂离子电池比容量高、比功率高、循环寿命长、成本低的需求。为进一步提高正极材料的性能，锂电领域技术人员对正极材料进行了大量研究，通常采用固相法或液相法制备各种包覆正极材料，从而对正极材料进行改性包覆，例如，在一些锂离子电池正极的表面包覆材料及工艺中，采用yoga类溶胶-浸渍法将金属盐水解吸附到正极材料的基底表面，再焙烧成金属氧化物。或者，用C和LSM或CuO包覆LiFePO₄，提高了高倍率的电化学性能。

虽然现有方法能够在一定程度上提高电池的电化学性能，但是随着行业的持续发展，人们对电池的性能要求越来越高，现有对正极材料的改性包覆来提高电化学性能已经无法满足需求。另外，正极材料普遍为嵌锂过渡金属氧化物或磷酸铁锂，都属于半导体，导致正极电子导电性差，质量比容量低，仍然无法改善其导电性能差而引起的容量性能低、大电流放电能力低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正极材料，旨在解决现有正极材料导电性差，循环稳定性和存储稳定性差，以及由导电性能差而引起的容量性能低、大电流放电能力低等技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种正极材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种锂离子电池。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种正极材料，包括：正极活性物质和包覆在所述正极活性物质表面的复合金属氧化物层，以及包覆在所述复合金属氧化物层表面的复合碳材料层；其中，所述复合碳材料层包括：导电石墨、链状导电碳黑、导电增强剂和粘结剂。

优选地，所述复合金属氧化物层包括：氧化钴、氧化铝、氧化钛、氧化钒中的至少两种；和/或，

所述正极活性物质选自：镍钴锰三元材料或镍钴铝三元材料；

所述导电增强剂包括：碳纳米管、碳纳米纤维中的至少一种；和/或，

所述链状导电碳黑包括：长单链式导电碳黑和支链式导电碳黑；和/或，

所述粘结剂包括：聚偏氟乙烯、聚乙烯吡络烷酮、丁苯橡胶中的至少一种。