[发明专利]锂电芯复合包覆正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供了锂电芯复合包覆正极材料及其制备方法、锂离子电池，通过向镍钴锰酸锂正极材料中引入锂源、铝、镁或钛元素，可以实现材料性能的改进。使用含硅基添加剂的助剂，可以实现材料与包覆剂之间非常优异的结合性能。经过本发明所述方法包覆，可以得到稳定可靠的材料，并应用于锂离子电池的制造过程。不仅提高了电池的电性能(包括循环性能)，还提高了电芯的安全性能，其中对针刺改善效果尤为显著。

技术领域

本发明属于新能源电池领域，尤其涉及锂电池领域，具体涉及锂电芯复合包覆正极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色环保电池，具有高能量密度、高工作电压、高安全性能和长使用寿命等优点，锂离子电池在进行安全测试，如过充，挤压、针刺过程中极易发生短路产生电火花而引燃电解液发生爆炸，存在很大的安全隐患，其中正极材料尤其是镍钴锰酸锂材料的释氧是导致安全隐患最主要的因素。

2014年11月19日公开的专利申请号为201410333076.6的偏铝酸锂包覆铝锂合金复合材料的制备方法，包括步骤：取球形铝粉和锂源化合物粉末混合后，加热得到偏铝酸锂包覆铝锂合金复合材料粉末。用于负极材料中制作锂硫电芯，还需要在氩气保护的手套箱内进行，操作困难，大大增加了锂电池的制备成本。而且，对于含锂无机盐和含铝或镁或钛无机盐复合包覆在镍钴锰酸锂材料用于锂电芯领域并未公开。

发明内容

本发明的目的在于提供锂电芯复合包覆正极材料，将含锂无机盐与含铝、镁、钛的无机盐任意一种或几种复合，然后使用湿法工艺包覆到镍钴锰酸锂材料上，包覆后的正极材料具有高容量稳定性和安全特性。

本发明另一目的在于提供锂电芯复合包覆正极材料的制备方法，制备方法简单，成本低。

本发明还有一个目的在于提供锂离子电池，采用上述锂电芯复合包覆正极材料制成。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的锂电芯复合包覆正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备母液：将镍钴锰酸锂材料基体加入溶剂中，再加入含硅助剂、锂源和铝源、镁源或钛源中任意一种或几种，搅拌，得到混合溶液A；

2)离心：将混合溶液A离心过滤，得到固液混合物B；

3)烧结：将固液混合物B烧结；

4)取出烧结后的固体粉末研磨，即得锂电芯复合包覆正极材料。

步骤1)中所述溶剂为乙醇或丙酮。

步骤1)中搅拌是指其中恒温水浴搅拌，优选的，恒温水浴温度控制在20-120℃，搅拌时间控制在30-300min，转速在800-2000转/分；以促进其分散均匀。

步骤1)中所述镍钴锰酸锂材料基体：含硅助剂、锂源和铝源、镁源或钛源其中一种或几种总质量的质量比为85％-95％：15％-5％；其中含硅助剂：锂源：铝源、镁源或钛源其中一种或几种的质量比为1-2:2-5:2-8。

步骤1)中所述混合溶液A固含量60-80％。

步骤1)中所述锂源选自磷酸二氢锂LiH₂PO₄、偏磷酸锂LiPO₃、氢氧化锂LiOH或碳酸锂Li₂CO₃。

所述钛源选自焦磷酸钛TiP₂O₇、硝酸钛Ti(NO₃)₃、氢氧化钛Ti(OH)₃、三氧化二钛Ti₂O₃或二氧化钛TiO₂；