[发明专利]一种快充型锂电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种快充型锂电池正极材料，由层状氧化物以及点包覆在层状氧化物外表层的包覆物组成，层状氧化物中含有Li、Co，O元素，包覆物中包括钙钛矿型化合物和/或快锂离子导体。其制备方法为：1)将包覆物、添加剂和去离子水在纳米级研磨设备中进行研磨；2)将层状氧化物和去离子水分散均匀后加入反应釜中，将包覆浆料通过控速设备调节加料速度后加入反应釜中搅拌反应后得到混合物；3)将混合物进行抽滤、洗涤、烘干、焙烧、过筛后即得快充型锂电池正极材料。本发明的制备的正极材料包覆层为点包覆，能够保证载电电荷在正极材料粒子与粒子间的快速传输，从而实现材料的高倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体来说涉及一种快充型锂电池正极材料及其制备方法。

背景技术

由于其相对高的能量密度和功率密度、长的循环寿命、环境友好、无记忆效应等诸多特点，锂离子电池在全球3C消费电子如手机、笔记本电脑、平板电脑领域有着极其广泛的应用。随着人们对锂电池的性能要求日益增加，续航能力强、充电时间短、安全性高的产品越来越受到市场的追捧。例如，国内三大手机制造商之一的OPPO从2015年就开始推出“充电五分钟，通话两小时”的快充型手机并受到市场的广泛欢迎；国际手机巨头三星、苹果近几年也不断推出快充型的产品，并且甚至推出闪充、无线快充产品。这种自下而上的市场及客户需求反映到锂电池正极材料端则意味着材料的倍率性能需要得到大幅提升。

目前对于提高正极材料倍率性能的主要方法有掺杂，粒度及形貌控制，以及对材料进行包覆。比如专利CN105826553B通过对钴酸锂进行Al,Y,Mg元素的原位液相掺杂，所制备的正极材料具有良好的倍率性能；专利CN105591081A中通过控制LiCoO₂颗粒粒径在2-4um，同时用醇铝和钛酸酯的混合醇溶液对LiCoO₂进行包覆，能够实现1C/0.2C的倍率性能超过98％；专利CN109761287A对钴酸锂进行Na和Mn元素掺杂后再用二氧化钛与掺杂的钴酸锂进行物理共混完成包覆，所制备的正极材料在60C/1C下充放电能达到极高的容量保持率。

然而，从锂电池正极材料技术层面上看，提高某一方面的性能往往是以牺牲其他方面的性能作为代价的。当提高正极材料的倍率性能以具备快速充放电的能力，电池势必散发大量的热量，引发热失控的风险增大，电池的安全性因而降低；反之亦然。因此，开发一种倍率性能和安全性能兼具的正极材料为本领域人员面临的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种快充型锂电池正极材料及其制备方法，在提高材料的倍率性能的同时，保证了材料的安全性。

本发明采用的技术方案是：

一种快充型锂电池正极材料，所述快充型锂电池正极材料由层状氧化物以及点包覆在层状氧化物外表层的包覆物组成，所述层状氧化物中含有Li、Co，O元素，所述包覆物中包括钙钛矿型化合物和/或快锂离子导体。

本发明采用的点包覆方法，和传统的全包覆相比，能够保证载电电荷在正极材料粒子与粒子间的快速传输，从而实现材料的高倍率性能。而包覆层采用钙钛矿型化合物和/或快锂离子导体化合物，和传统的氧化物或者高分子聚合物包覆层相比，本发明采用的包覆物具有在正极-正极以及正极-电解液界面快速传导锂离子的特点。

优选的，所述点包覆为在层状氧化物外表层点状的、间断式不连续分布包覆。

优选的，所述层状氧化物为钴酸锂、金属元素掺杂的钴酸锂，非金属元素掺杂的钴酸锂，以及金属元素和非金属元素共掺杂的钴酸锂中的一种或多种。