[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和设备

说明书

本发明提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和设备。锂离子电池正极材料，包括三元正极材料基体和包覆在三元正极材料基体表面的包覆层，包覆层包括碳、碳包覆的银、碳包覆的Ag₂X以及碳包覆的银/Ag₂X混合物。锂离子电池正极材料的制备方法：将银化合物和螯合剂配制成溶液A，将溶液A与B化合物混合得溶液C；将三元正极材料基体与溶液C混合，固液分离得到固体物质，将固体物质烧结得锂离子电池正极材料。锂离子电池正极，使用锂离子电池正极材料制得。锂离子电池，包括锂离子电池正极。设备，使用锂离子电池作为电源。本申请提供的锂离子电池正极材料，包覆层稳定，导电性好，材料的容量和倍率性能好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和设备。

背景技术

锂离子电池三元正极材料LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂(M＝Mn或Al)比容量高，倍率性能好，价格低廉，已经得到了越来越广泛的应用。虽然三元材料的理论比容量与镍含量无关，但是随着三元材料镍含量的提高，其锂离子的脱出会变得更加容易，相应导致在相同截止电压下，高镍材料的比容量相比低镍材料更高。因此，为了满足对能量密度的需求，三元材料的镍含量也在不断提高。但是镍含量的提高会带来很多问题。首先，随着三元材料镍含量增加，其H₂-H₃相变发生的电压会提前，从而导致在常规的电压范围内(2.8-4.3V)，材料也会发生H₂-H₃相变。H₂-H₃相变导致晶格c轴剧烈收缩，这导致材料内部容易产生裂纹，从而产生颗粒粉化的问题。其次，三元材料在高脱锂状态下，Ni⁴⁺不稳定，具有较强的氧化性，容易与电解液发生副反应，造成电解液的消耗和产气问题，对电池的循环性能和安全性能都有重大的影响。此外，Ni⁴⁺的不稳定性，导致其被还原形成NiO岩盐相，这造成了活性物质的损失，也增加了电池的阻抗。因此，对于三元材料，尤其是高镍材料进行表面包覆，提升材料的界面稳定性，减少材料与电解液之间的副反应，以提高材料的稳定性和电池的安全性能，是至关重要的。

由于三元材料本身导电率较低，因此在正极的制备过程中，需要加入碳纳米管、石墨等提高极片的导电性。因此，对材料进行包覆改性的过程中，若能在提高材料界面稳定性的同时，提高材料的导电性，对于减少电池阻抗，提高材料的倍率性能和容量，都会有较大的帮助。目前，有不少对三元材料进行碳包覆的方法，但是这种方法只能提高材料表面的电子导电性，而对于材料的离子导电性的提高并没有帮助。因此，在提高三元材料表面稳定性的前提下，同时提高其电子导电性和离子导电性，具有一定的现实意义。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和设备，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种锂离子电池正极材料，包括三元正极材料基体和包覆在所述三元正极材料基体的表面的包覆层，所述包覆层包括碳、碳包覆的银、碳包覆的Ag₂X以及碳包覆的银/Ag₂X混合物；

所述X包括S、Se、Te中的一种或多种。

包覆层中有单独的碳、碳包覆的银、碳包覆的Ag₂X以及碳包覆的银/Ag₂X混合物，这几种包覆物具有较好的化学稳定性，可以很好的保护正极材料，有效减少副反应的发生。Ag和C为电子导体，Ag₂X为离子半导体，包覆层可同时提高正极材料的离子导电性和电子导电性，有利于材料容量的发挥和倍率性能的提高。

一种所述的锂离子电池正极材料的制备方法，包括：