[发明专利]一种核壳结构正极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用

说明书

本发明公开了一种核壳结构正极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。所述核壳结构正极材料包括碳包覆层，以及位于所述碳包覆层内的活性材料核，所述活性材料核的个数为至少2个。本发明所述正极材料为核壳结构，能够将材料完全包覆，形成三维立体结构，能够缓解材料脱嵌锂过程中体积变化导致的结构坍塌；而且至少2个以上的活性材料核构成的球体结构具有一定的空间能够容纳较多的电解液，提高了保液能力，同时也具有高导电和高机械强度等优点。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种核壳结构正极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。

背景技术

锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小及无记忆效应等优点被广泛的开发利用，已经迅速占领了小型便携式电子消费品市场，也正逐步成为新能源汽车的动力源。

锂离子电池的主要结构为正极材料、负极材料、电解液和隔膜。目前锂电池正极材料常用的包覆碳的方式是先将前驱体与锂和碳混合，球磨搅拌均匀后置于气氛炉中惰性气体保护条件下烧结合成，这种方法为非原位包覆方式，不能很好的将材料完全包覆，甚至不能包覆在材料表面，缺陷较多。

CN109244418A公开了一种表面包覆的锂离子电池正极材料，包括：锂离子电池正极材料和包覆于锂离子电池正极材料表面的包覆层，所述锂离子电池正极材料为三元正极材料，所述包覆层为经过预处理的PEDOT:SS。该正极材料的制备方法，包括：将经过预处理的PEDOT:PSS与三元正极材料混合，得到表面包覆的锂离子电池正极材料。但是所述方法得到的锂离子电池正极材料结构不稳定。

CN106784837A公开了一种氧化铝包覆锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将正极材料的氢氧化物前驱体加水搅拌，得正极材料前驱体浆液；(2)将偏铝酸钠溶解于水中，得铝盐溶液；(3)将正极材料前驱体浆液加入铝盐溶液中，搅拌，通入CO₂，得氢氧化铝包覆的正极材料前驱体；(4)将氢氧化铝包覆的正极材料前驱体的浆料过滤、洗涤、烘干，得氢氧化铝包覆的正极材料前驱体粉末；(5)将氢氧化铝包覆的正极材料前驱体粉末与锂盐混合，得混合粉末；(6)将混合粉末热处理，得氧化铝包覆锂离子电池正极材料。但是所述方法得到的锂离子电池正极材料结构不稳定。

因此，本领域需要开发一种新型锂离子电池正极材料，其结构稳定，应用于锂离子电池能够展示较好的循环稳定性，表现出优异的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构正极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。本发明所述核壳结构正极材料能够将正极材料完全包覆，形成三维立体结构，能够缓解材料脱嵌锂过程中体积变化导致的结构坍塌；而且球体结构具有一定的空间能够容纳较多的电解液，提高了保液能力，同时也具有高导电和高机械强度。

本发明的目的之一在于提供一种核壳结构正极材料，所述核壳结构正极材料包括碳包覆层，以及位于所述碳包覆层内的活性材料核，所述活性材料核的个数为至少2个。例如3个、5个、8个、10个、15个或20个等。

本发明所述正极材料为核壳结构，能够将材料完全包覆，形成三维立体结构，能够缓解材料脱嵌锂过程中体积变化导致的结构坍塌；而且至少2个以上的活性材料核构成的球体结构具有一定的空间能够容纳较多的电解液，提高了保液能力，同时也具有高导电和高机械强度。

优选地，所述活性材料核的个数为3～8个，例如4个、5个、6个或7个等。

优选地，所述核壳结构正极材料的直径为200～500nm，例如250nm、280nm、300nm、320nm、350nm、380nm、400nm、450nm或480nm等。

优选地，所述碳包覆层的厚度为5～50nm，例如10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm或45nm等。

优选地，所述活性材料核的组成包括三元材料、磷酸铁锂或钴酸锂。