[发明专利]一种改性正极材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种改性正极材料、其制备方法及锂离子电池。本发明的改性正极材料，是在正极材料表面包覆有正钒酸锂，且所述正极材料内及表面包覆层中掺杂有氟元素。所述改性正极材料用于锂离子电池时，其与电解质之间可形成稳定界面，提高锂离子电池的循环性能，离子导电率及电子导电率。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种改性正极材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

随着环境污染，全球变暖等一系列问题受到世界各国人们的广泛关注，这是由于使用化石燃料导致CO₂排放量日益增多，对此越来越多的国家开始寻求新能源产品来逐步替代匮乏资源。其中，锂离子电池作为高效轻质便携的储能装置广泛应用于电子设备、电器、电动汽车等领域。锂离子电池的发展对于人们生活质量的提高起到了极大的作用。

但不可否认，近些年锂电池发展越来越缓，主要原因在于锂离子电池的正极材料。正极材料结构的不稳定往往使锂离子电池循环寿命降低，同时正极材料与电解质界面问题也是制约着锂离子电池的发展瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种改性正极材料、其制备方法及锂离子电池，所述改性正极材料用于锂离子电池时，其与电解质之间可形成稳定界面，提高锂离子电池的循环性能，离子导电率及电子导电率。

本发明公开了一种改性正极材料，正极材料表面包覆有正钒酸锂，且所述正极材料内及表面包覆层中掺杂有氟元素。

优选地，所述氟元素含量占所述改性正极材料的0.05～5wt％，所述正钒酸锂的质量占所述改性正极材料质量的0.1～5wt％。

本发明公开了一种改性正极材料的制备方法，包括以下步骤；

步骤S1：在正极材料表面形成二硫化钒包覆层；

步骤S2：将表面形成有二硫化钒包覆层的正极材料和锂源碾磨混合均匀，置于氧气气氛中煅烧，得到中间产物；

步骤S3：将所述中间产物与氟源混合后进一步煅烧，得到改性正极材料。

优选地，所述步骤S1具体为：

将正极材料、硫源的前驱体溶液和钒源的前驱体溶液混合均匀，经过水热反应，在正极表面形成二硫化钒包覆层。

优选地，所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲或者半胱氨酸；所述钒源为偏钒酸铵或者钒酸钠。

优选地，所述步骤S2中，所述煅烧的温度为600～1000℃，所述煅烧的时间为12～24小时。

优选地，所述步骤S2中，所述锂源与表面形成有二硫化钒包覆层的正极材料的摩尔比为1～5:1。

优选地，所述氟源为氟化锂、氟化铵、氟化氢铵和氟化钠中的一种或多种。

优选地，所述步骤S3中，所述煅烧的温度为200～1000℃，所述煅烧的时间为12～24小时。

本发明公开了一种锂离子电池，包括上述技术方案所述的改性正极材料或者上述技术方案所述方法制备的改性正极材料。

与现有技术相比，本发明在正极材料表面包覆有正钒酸锂，且掺杂有氟元素，从而形成改性正极材料。通过在正极材料表面修饰一层Li₃VO₄，一方面，有效降低了正极材料与电解质接触电压，有利于减少电解质与正极材料界面的副反应；另一方面，Li₃VO₄能够弥补形成SEI及CEI时造成的锂损失，有效提高了锂离子电池首次循环效率。本发明还在包覆有Li₃VO₄的正极材料中进行了氟元素掺杂，不仅能够进一步稳定正极材料，同时提高了正极材料的电导率，有利于长效循环。

附图说明