[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料，包括正极活性粉料、壳体材料、掺杂材料、分散剂和络合剂，以及一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将壳体材料和掺杂材料按化学计量比例溶解于去离子水中，再加入络合剂、分散剂，形成均一稳定的溶液；S2、加入正极活性粉料，直至液相与固相充放触合；S3、将浸透完全的浆料置于60～200℃真空烘干，形成掺杂型壳体正极活性材料；S4、在气氛炉内，对烘干的粉料于500～900℃下进行烧结，保温4～20小时。壳体包覆材料与掺杂材料在高温下结晶形成掺杂型正极活性物质。本发明的优点在于：方便操作、制作流程简单、容量无损耗、使用寿命长。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体是指一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色蓄能电池，其具有较大的能量密度已广泛应用于便携式数码产品、电动工具、电动汽车、储能、电网调峰等较多领域。随着应用的普及，对锂离子电池的能量密度、循环寿命，安全性等提出了更高的要求。目前研究较多的锂离子电池正极材料为钴酸锂(LiCoO2)、多元(LiNiXCoYMn1-x-yO2、LiNiXCoYAl1-x-yO2,0.3≤x≤0.9,0.3≤x+y≤0.9)、锰酸锂(LiMn204)、LiNi0.5Mn1.5O4、磷酸铁锂(LiFePO4)、镍酸锂(LiNiO2)、富锂锰基[xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M＝Ni、Co、Mn、AL等)]等等。目前在开发的材料过程中，会出现随着正极材料能量密度的加大，循环寿命与安全性、倍率性通能会有不同程度降，从而导致电池使用寿命缩短，且存在一定安全隐患等问题。因此，提升正极材料能量密度的同时也得兼顾循环稳定性及安全性能。

目前，提高锂离子电池使用寿命与安全性能，其正极材料通常采用的是掺杂、包覆的方法。掺杂金属元素会替代部分过渡金属元素而使得残锂偏高，PH变大，对高镍材料(0.8≤Ni:M＜1,M为金属元素)尤为明显，影响材料加工性能。包覆通常是使用金属氧化物来覆盖正极材料颗粒表面，减少颗粒与电解液直接接触面积，但其包覆层并不牢固，循环多次后易开裂，达不到长期有效保护的作用。通常制备具有核壳结构的三元正极材料，采用的是从前驱体中按镍浓度梯度多层成壳，各层壳体溶液均需单独配制后再逐层沉淀，工序繁琐，且前驱中各层对应的锂化配比及烧结温度均有较大差异，因而并不能更好的发挥核壳结构的优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对以上问题，提供一种方便操作、制作流程简单、容量无损耗、使用寿命长的一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种锂离子电池正极材料，包括正极活性粉料、壳体材料、掺杂材料、分散剂和络合剂，所述正极活性粉料包括钴酸锂(LiCoO2)、多元(LiNiXCoYMn1-x-yO2、LiNiXCoYAl1-x-yO2,0.3≤x≤0.9,0.3≤x+y≤0.9)、锰酸锂(LiMn204)、LiNi0.5Mn1.5O4、镍酸锂(LiNiO2)、富锂锰基[xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M＝Ni、Co、Mn、AL)]中的至少一种，所述壳体材料包括氢氧化锂、硝酸锂、氯化锂、醋酸锂、磷酸二氢锂、醋酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍钴、硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴、氯化钴、醋酸锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰中的至少一种，所述掺杂材料包括硝酸铝、硝酸镁、硫酸铝、硫酸镁、铝粉、氯化铝、偏铝酸盐、五氧化二铌、草酸铌、草酸铌铵，氯化镁，氯化铝，氧化镁、氢氧化镁、二氧化钛、氧化锆、氧化钇、五氧化二钒、偏钒酸铵、偏钒酸钠、氢氧化锌、硫酸锌、偏锌酸钠、钼酸钠、钼酸铵中的至少一种，所述分散剂包括乙醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的至少一种，所述络合剂包括氨水、乙二胺四乙酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸中的至少一种。

作为改进，所述壳体占总质量分数0.2％～15％。

本发明还包括一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：